基于有限元法的自润滑关节轴承静力学分析

胡宝根，王卫英，岳琳琳

(南京航空航天大学 机电学院，南京 210016)

自润滑关节轴承由一层很薄的衬垫粘结在关节轴承外圈内表面，与轴承内圈外表面形成摩擦副进行工作。具有结构简单、体积小、耐冲击、耐腐蚀、吸振、适应温度范围广和寿命长等特点，此外还具有在工作过程中免维修和无需添加润滑剂等优异特性，广泛应用于航空航天、工程机械、水利设施及军工机械等方面[1-3]。

自润滑关节轴承内、外圈之间为球面接触，到目前为止，利用解析的方法求解其内、外圈及衬垫的应力分布和变形有一定困难。随着计算机数值模拟技术和有限元方法的不断发展，利用有限元法对关节轴承进行力学和摩擦学性能研究已逐渐取代传统的解析法分析[4-5]。目前，已有大量文献利用有限元分析软件对关节轴承进行力学和结构分析，但多侧重于关节轴承内、外圈的接触应力及其尺寸的相关优化，而对自润滑关节轴承衬垫结构的研究报道较少。研究衬垫的应力分布、接触应力变化和变形情况，不仅可以为自润滑衬垫材料的选择提供参考，还可为自润滑关节轴承的失效机理和优化设计提供理论依据。

1 结构和材料参数

向心关节轴承工作时主要承受径向载荷，以自润滑向心关节轴承GE30C为研究对象，对其进行静力学分析，研究径向载荷对轴承衬垫的影响。轴承由外圈、内圈和自润滑衬垫组成，其主要结构参数：内径d为30 mm,外径D为47 mm，内圈宽度B为22 mm，外圈宽度C为18 mm，球面直径dk为40.7 mm。……