调心滚子轴承的摩擦学设计综述

汪久根，李慧，王爱林，王庆九

(浙江大学 机械工程学系，杭州 310027)

1947年和1952年，Lundberg和Palmgren深化了Weibull的理论，提出了滚动轴承的疲劳寿命理论，在此之后许多研究者又逐步完善了这一理论[1-3]。轴承技术和辅助技术、一体化技术、传感器技术及控制技术的融合是目前的发展方向[4]，例如，传感技术在轴承产品中的应用、详细的轴承噪声分布图及疲劳寿命的精确预测等。采用计算机辅助工程(CAE)方法对产品设计进行分析，不需要制作轴承样品就可以评估产品设计。CAE提供的轴承优化设计途径有轴系的分析、拓扑结构的优化[5]。今后，CAE仍是滚动轴承设计和改进的方向之一，可以由此研制出滚动轴承设计的专家系统和软件包。

调心滚子轴承是一种在球面滚道外圈和内圈之间装有凸面滚子的轴承，它能承受较大的径向载荷和双轴向载荷，而且具有调心性能。这种轴承的滚子滚动面形状有轴向对称和非对称两种。调心滚子轴承的试验中，观察到内圈的表面疲劳程度最为严重，其次是外圈，最后是滚动体，并且在不同的区域，表面疲劳程度存在着本质的不同[6]。由于摩擦副的高接触应力、滑动和滚动体的粗糙度导致切向力增大，最终导致滚子表面带状压痕的产生，这是调心滚子轴承所特有的失效现象。

1 结构设计

调心滚子轴承的滚子设计有两种，一种是瑞典人的桶形设计(图1)，另一种是Shafer的沙漏形(Hourglass形)设计(图2)。常用的滚子为球面素线设计，也有其他形式的素线设计、并称为桶形滚子，以提高滚子的接触承载能力。……