螺栓预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响研究*

□ 侯光辉 □ 陈观慈 □ 李 超 □ 温 戈 □ 王存珠

昆明理工大学机电工程学院 昆明 650500

1 研究背景

转盘轴承是大中型机械中的关键部件，能够同时承受较大的轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩等，集支承、旋转、传动、固定等多种功能于一身，属于特殊结构大型轴承。大多数转盘轴承通过螺栓进行连接，在工作中会受到频繁的冲击载荷和振动的影响，一旦失效将会造成重大经济损失，甚至会危及工作人员生命安全［1-3］。

螺栓预紧力影响螺栓的强度，螺栓的强度则影响转盘轴承的连接与固定，进而影响转盘轴承内部载荷的分布。

目前，国内外学者对转盘轴承的螺栓连接进行了诸多研究。文献［4］将转盘轴承的滚动体简化为杆单元，将螺栓简化为梁单元，将支撑结构简化为钢圈，采用ADINA有限元软件分析了螺栓数量及等级对转盘轴承力学性能的影响。文献［5-6］研究了螺栓均布预紧力对双排四点接触球轴承滚动体接触载荷分布的影响，其中滚动体与沟道间的接触采用非线性弹簧单元代替，螺栓则简化为杆单元。文献［7-9］将滚动体简化为两根非线性弹簧单元和八根杆单元，采用滚动体的简化方法来模拟接触载荷和接触角，研究了转盘轴承的力学性能和承载寿命。文献［10］采用降温施加预紧力的方法，研究了有螺栓与无螺栓对转盘轴承接触载荷分布的影响，以及均布预紧力对转盘轴承接触载荷分布的影响。文献［11-12］对螺栓进行简化，忽略螺栓头、螺母和螺纹等因素，只保留螺栓杆，并将螺栓与轴承和支撑结构之间的接触摩擦简化为蜘蛛网状的螺栓连接，研究了螺栓数量和均布预紧力对转盘轴承承载及寿命的影响。……