球轴承轴向承载能力研究檀骏，余晓流，谈莉斌（安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山243032）摘要：针对球轴承额定轴向载荷无精确数据的现状，给出一种基于Hertz接触理论的球轴承轴向承载分析方法。以深沟球轴承6000为实例进行理论计算，并用ANSYS软件对深沟球轴承6000极限轴向承载状况进行有限元仿真，验证理论分析的正确性。根据所给理论对球轴承轴向承载能力的主要影响参数进行分析，得出轴承包角、初始接触角与轴承轴向承载能力的关系，指出可用调整包角与初始接触角的办法提高轴向承载能力。研究结论可为生产实际中球轴承轴向额定承载能力的确定以及球轴承的结构优化设计提供参考。关键词：球轴承；轴向承载；有限元；：TH16；TH133.3文献标识码：A：1001-3997（2014）07-0045-04ResearchonAxialBearingCapacityofBallBearingsTANJun，YUXiao-liu，TANLi-bin（SchoolofMechanicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，AnhuiMaanshan243032，China）Abstract：BasedonHertzcontacttheory，ananalysismethodofaxialbearingcapacityofballbearingsisproposed，fornoaccurateratedaxialloadofballbearings.Theoreticalcalculationsofdeepgrooveballbearing6000areaccomplishedasexamples.Finiteelementsimulationofdeepgrooveballbearing6000atlimitaxialbearingconditionisfinishedbyusingANSYSsoftwaretoverifythecorrectnessofthetheoreticalanalysis.Thecorrelationbetweenbearingwrapangle，initialcontactangleandbearingaxialloadcarryingcapacityisachievedbasedongiventheory.Waystoimprovetheaxialloadcarryingcapacityareproposed，suchasbearingwrapangleandinitialcontactangleadjustment.Theconclusionscanprovidereferencestodetermineaccurateratedaxialloadofballbearingsandtooptimizeddesignballbearingstructure.KeyWords：BallBearings；AxialBearing；FEM；Fitting1引言滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的[1]。球轴承都可以承受一定的轴向载荷，球轴承承受轴向载荷超出其承载能力时，易疲劳失效，缩短使用寿命[2]。机械设计手册并无标明大部分球轴承的额定轴向载荷，也无明确计算球轴承额定轴向载荷的公式，不能满足需要精确轴向承载能力的球轴承的场合。目前判断轴承轴向承载能力的方法较少。一种是将轴承承受的轴向载荷转化成径向当量静载荷与径向额定静载荷进行比较[3]，判断轴承是否符合要求。然而这并不能准确得出球轴承轴向承载能力。另一种是利用基本额定静载荷定义，通过Hertz接触公式，反求在最大承载滚动体与滚道接触中心引起4200MPa接触应力时的轴向静载荷[4]，以此作为球轴承的轴向基本额定静载荷。此方法并未考虑在轴向载荷作用下轴承接触角的改变。随着接触角的增大，接触区域会超出滚道边缘，滚道实际受2轴向承载能力理论分析基于Hertz接触理论[5]，考虑轴向载荷与接触角的变化的关系，并通过极限接触角计算极限轴向载荷，对球轴承的轴向承载能力进行分析。2.1Hertz接触理论Hertz接触理论是目前最为经典的接触力学理论。对于球轴承内部的接触问题来说，Hertz理论基本上是成立的。该理论说明球与轴承滚道的接触面呈椭圆形。通过该理论可以计算球轴承受载状况下的最大接触应力。当轴承的材料为钢时，有以下（1）Σρ=ρ+ρ+ρ+ρ11122122F（ρ）=（2）Σρ=1.5×姨（Σρ）Q32P（3）maxπeeab式中：ρ11、ρ12—球形滚动体在两个主平面上的曲率；ρ21、ρ22—内（外）滚道在两个主平面上的曲率；ea、eb—与F（ρ）有关的无量纲量；Q—钢球所受法向载荷；Pmax—最大接触应力。来稿日期：2014-01-09基金项目：安徽省教育厅自然科学基金项目（KJ2010A054）作者简介：檀骏，（1990-），男，安徽合肥人，在读硕士研究生，主要研究方向：机械CAD/CAE与信息集成；余晓流，（1962-），男，安徽岳西人，教授，博士生导师，教授，主要研究方向：机器人学机械制造学ρ11-ρ12+ρ21-ρ22aa′θ准1rea′a外圈准eRDe1Wr内圈i1riR46第7期檀骏等：球轴承轴向承载能力研究2.2接触角的变化对球轴承施...