偏载工况下深穴空心圆柱滚子轴承力学分析

张 杰, 朱 派， 郑 庭,2

(1.西南石油大学机电工程学院， 成都 610500；2.泸州职业技术学院机械工程系， 四川 泸州 646000)

引 言

圆柱滚子轴承由于其承载能力大、传动精度高和适应转速高等特点，被广泛应用于铁路、航天、轻工、石油化工等领域的旋转机械设备中。长期服役及复杂载荷易造成圆柱滚子轴承过早失效，特别是圆柱滚子轴承由于滚子两端存在严重应力集中引发滚子端部与滚道两侧发生磨损、点蚀及疲劳破坏[1]。为解决圆柱滚子两端应力集中现象，Lundberg[2]提出了外母线修型的基本定理来对滚子进行修形，随后学者们对多种外母线修型理论进行了大量研究。然而外母线修型的圆柱滚子由于加工困难、加工成本高等缺点，极大地限制了其在工程上的广泛应用。魏延刚等[3]设计了深穴圆柱滚子轴承，通过对其接触力学性能进行分析，发现该结构可有效降低滚子端部应力集中现象。张杰等[4]设计出了螺杆钻具用深穴空心圆锥推力滚子轴承，并对其结构进行优化设计。余江鸿、杨文等[5-6]设计了一种弹性复合滚子轴承，在空心滚子内部填充弹性材料以提高其使用寿命。因而，通过对滚子结构的内外修形均可以提高滚子轴承的使用寿命。

目前对圆柱滚子轴承磨损、疲劳等研究均是考虑其承受理想的均布载荷，但往往由于设计制造误差、装配、服役漂移、结构布局等问题导致轴承在服役过程中承受偏载[4]。而偏载恶化是造成轴承发生过早失效的主要因素之一。……