双金属复合内圈滚动轴承接触特性分析

樊曙天，徐兴超，王 匀，王佳琪，王小康

(江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013)

圆柱滚子轴承能承受较大的径向力，广泛应用在重载荷设备中.在重载工况下，滚动轴承产生较大的接触应力，是导致接触表面磨损的主要原因，会降低轴承的使用寿命[1].

影响轴承滚子与滚道摩擦的因素有润滑条件、材料的硬度和接触应力等.据R.HOLM[2]磨损理论，磨损量与相对滑动的距离和外部载荷成正比，与接触副材料的硬度和屈服强度成反比.在滚动轴承工作过程中，滚子处于滚动状态，轴承内圈滚道表面长时间与不同滚子接触，轴承重载荷运转时，滚道表面的磨损更为严重.通过不同弹性模量金属材料的组合[3]，改变滚道表面接触刚度，降低轴承内圈抗变形能力，增大其接触变形程度即滚子与滚道的接触面积，从而降低接触表面的平均接触应力.笔者基于赫兹接触理论和波西涅克斯弹性理论[4]，计算滚子与滚道的最大接触应力与接触宽度；通过复合材料性能指标推算双层金属复合材料轴承内圈的等效弹性模量[5]；采用ANSYS Workbench软件对滚子滚道接触副进行静力学仿真，分析其接触应力及弹性变形程度[6]；设计接触摩擦试验，观察接触变形情况及磨损量，验证双层金属复合材料轴承内圈和单一金属材料轴承内圈的接触性能.

1 接触特性分析及弹性模量计算

1.1 单个滚子与滚道线接触特性

圆柱滚子轴承单个滚子与内圈之间为高副线接触，在润滑条件良好……