强化处理对圆柱滚子表面应力的影响

圆柱滚子工作表面及次表面的应力状态对轴承的使用寿命和早期剥落有直接影响,为此对圆柱滚子进行了强化处理试验。结果表明:强化处理后,滚子的表面应力和次表面应力均为压应力;与未强化处理的产品相比,强化处理的滚子次表面压应力明显增加;随着强化时间的延长,表面变质层深度有一定的增加。     

圆锥滚子形变强化表层的残余应力分布

用X射线衍射方法测定了形变强化圆锥滚子沿层深的残余应力分布、X射线半高宽和表面残余奥氏体量。结果表明：圆锥滚子强化表层存在残余压应力；残余压应力峰出现在距表面约2001μm处，峰值随强化时间延长而增大，强化16h达最大，此后则减小；强化过程中滚子表面及次表面X射线半高宽减小，约在50μm处有一极小值。     

对数型凸度圆柱滚子的研究

<正>1 前言 圆柱滚子轴承受到负荷作用时,滚子与轴承滚道相接触,在接触表面上产生接触压应力,其大小和分布状态与滚子的外形轮廓线有密切的关系,并对轴承的使用寿命和承载能力产生极大的影响。使人们从单纯地提高滚子的真圆度,发展到采用合理的滚子外形轮廓线和弹性趋近量,以便得到理想的接触形式和合理的接触压应力分布状态。在不同时期,采用不同的加工手段和方法,生产出全凸度圆弧母线滚子,全凸度椭圆母线滚子,圆弧修正线凸度滚子来代替直母线滚子来减小和清除边缘效应和应力奇异分布现象。在实际工作中,它们确实能改善应力分布状态,减轻应力集中现象,使应力分布更趋合理,对提高轴承寿命和负载能力都起到一定的积极作用,但还存在着一定的应力大小不同的集合点现象。     

圆柱滚子轴承次表面裂纹区域应力分布规律研究

圆柱滚子轴承套圈滚道次表面裂纹将改变滚子表面与滚道之间的接触特性，从而影响轴承的工作特性。针对这一问题，研究了次表面裂纹的长度、宽度和倾斜度对裂纹区域应力分布的影响规律。首先，采用有限元方法，建立了轴承滚子与滚道等效接触的计算模型，并将有限元模型与赫兹接触理论的算例计算结果进行了对比，对有限元模型的正确性进行了验证；然后，基于圆柱滚子轴承次表面裂纹的形态特征，提出了含次表面裂纹的滚子与滚道接触有限元计算模型；最后，基于有限元模型，分析讨论了次表面裂纹的深度、宽度和倾斜角度对滚道次表面应力区分布范围的影响规律。研究结果表明：当次表面裂纹的宽度增大时，应力区的深度和宽度都迅速增大；当次表面裂纹的深度增大时，应力区的深度和宽度都迅速降低；当次表面裂纹的高度与宽度一定时，次表面裂纹的倾斜角越大，次表面应力区越小，次表面裂纹对轴承接触特性的影响也越小。     

基于多线性强化材料模型的轧机轴承有限元分析

基于ANSYS建立了大型四列圆柱滚子轴承有限元模型,选用多线性强化材料塑性应变模型,分析了某型号轧机用大型四列圆柱滚子轴承在极限载荷下的滚子素线修形方式、滚子空心度以及滚子和内滚道的硬化层深度对轴承最大接触应力及塑性应变的影响。结果表明:滚子对数修行时轴承接触应力较小;随内滚道和滚子硬化层深度增加,滚子与内滚道最大接触应力先增加而后趋于稳定;在空心度小于50%时,滚子内壁最大等效应力随空心度增大而增大,滚子外壁最大等效应力随空心度增大而减小,滚子最大接触应力随空心度增大而减小。在空心度大于50%时,滚子内(外)壁最大等效应力及滚子最大接触应力均随空心度增大而增大。     

弹流滚子偏载工况下次表面应力研究

随着滚动轴承向着高速化和重载化的方向发展,在轴承设计需要考虑"偏载效应"和轴承润滑的影响。以圆弧修型滚子为研究对象,建立偏载工况下的有限长线接触等温弹流润滑模型,研究滚子倾斜角度和卷吸速度对滚子次表面应力的影响。计算结果表明,当滚子发生倾斜后,滚子轴向的压力分布不均,受载端的油膜压力和von Mises应力明显增大,并随着倾斜角变大而增大;当滚子载荷不变,卷吸速度增大时,油膜出口区的二次压力峰逐渐增加,导致次表面最大von Mises应力增大,最大von Mises应力的位置向滚子表层移动。研究结果表明,滚子倾斜及卷吸速度对滚子的次表面应力有较大的影响。     

三排圆柱滚子轴承接触特性分析

建立三排圆柱滚子轴承的接触力学模型,计算分析三排圆柱滚子轴承在复合载荷下的接触载荷、最大接触应力及次表面应力的分布,以便确定每列最大载荷滚子所在的位置角。研究结果表明：第一排与第二排滚子承载区域相差180°左右,且第一排滚子承载的数量多于第二排;第三排滚子承受所有径向力,其滚子的接触应力远大于第一排和第二排。因此,适当增大第三排滚子的直径,有利于延长轴承疲劳寿命。     

牙轮钻头空心圆柱滚子轴承热力耦合分析

根据轴承接触力学和传热学理论,建立了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的热力耦合计算模型,分析了其温度、应力与变形分布,并研究了空心度、钻压、摩擦因数、转速、润滑脂温度和井温参数对轴承热力耦合场的影响。结果表明:牙轮钻头空心圆柱滚子轴承系统的最高温度出现在止推轴承上,最大等效应力发生在牙爪轴颈上,最大位移发生在牙轮上,最大接触应力发生在空心滚子接触副上;随着空心度的增大,空心滚子的最高温度、最大接触应力和最大变形均逐渐减小,而最大等效应力呈现出先减小后增大的趋势,空心度为55%的空心滚子等效应力最小;轴承各部件的温度、应力与变形均随钻压、摩擦因素、转速、润滑脂温度和井温的增加而增大。研究结果可为牙轮钻头轴承的设计和优化提供参考,对牙轮钻头在高温深井中的使用具有借鉴作用。     

滚子不同修形母线接触应力分布对比

首先给出4种不同的圆柱滚子修形母线数学方程。在此基础上,以有限元方法通过对比同一型号圆柱滚子轴承在相同的载荷条件下,4种不同修形母线的滚子对应的压应力沿滚子母线方向的分布,分析了滚子各种修形母线的优劣,为选择滚子修形母线提供依据。     

预负荷和无预负荷空心圆柱滚子轴承应力比较研究

根据接触力学理论,用有限元法对无预负荷和预负荷空心圆柱滚子轴承的接触应力和等效应力进行了分析,分析了过盈量和空心度对接触应力和等效应力的影响,比较了两种滚子轴承的接触应力和等效应力.结果表明,在相同几何和载荷条件下,过盈量合理的预负荷空心圆柱滚子轴承的应力情况好于无预负荷空心圆柱滚子轴承的应力情况,为无预负荷和预负荷空心圆柱滚子轴承的设计与应用提供了参考.     

喷丸工艺对17CrNi2Mo钢喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响

采用不同的喷丸工艺对渗碳淬火17CrNi2Mo钢进行表面强化处理,研究了喷丸工艺对喷丸层残余应力分布及残余奥氏体含量的影响。结果表明:喷丸能在17CrNi2Mo钢表层产生残余压应力,且残余压应力随层深增加而先增加后减小;增大喷丸强度,喷丸层的表面残余压应力、最大残余压应力及其影响层深均增大;增加喷丸次数可增大表面残余压应力和最大残余压应力;喷丸能降低喷丸层的残余奥氏体含量,喷丸强度或喷丸次数越大,残余奥氏体含量越低;残余奥氏体含量随层深增大而增加。     

X30CrMoN15-1钢制双列调心滚子轴承外圈感应淬火工艺数值模拟及参数优化

利用DEFORM有限元软件对某型号双列调心滚子轴承外圈感应淬火进行模拟,采用响应曲面法对工艺参数进行优化,并根据优化后工艺参数得到深冷处理前后滚道中心和密封槽底淬硬层深度以及滚道中心次表面残余压应力。结果表明:二次响应曲面能够很好地拟合外圈感应淬火模拟结果,淬硬层深度各影响因素显著程度由高到低依次为电流频率、电流密度和线圈转速,残余压应力各影响因素显著程度由高到低依次为线圈转速、电流密度和电流频率;最优工艺参数为线圈转速0.049 r/min、电流频率246.667 kHz和电流密度6.5×10~7 A/m~2;深冷处理后,滚道中心淬硬层深度、密封槽底淬硬层深度、滚道中心次表面残余压应力以及滚道表面硬度分别为1.642 mm, 0.608 mm, 120 MPa和62.5 HRC;深冷处理能够有效增加淬硬层深度,降低残余压应力并提高淬火硬度;数值模拟结果与试验结果相比,误差在13%以内,具有良好的一致性。     

轴承圆柱滚子外圆精密抛光工艺研究

为解决研磨后圆柱滚子外圆表面质量差的问题,将化学机械抛光技术应用到圆柱滚子外圆加工中。基于自制的双平面研磨抛光机,采用偏心转摆式的加工方式对圆柱滚子进行了化学机械抛光,观测了不同抛光阶段圆柱滚子外圆表面的微观形貌,测量了不同抛光阶段圆柱滚子的表面粗糙度、圆度及表面硬度,并分析了不同抛光阶段中的抛光液对于圆柱滚子加工所起的作用。研究结果表明:在粗抛阶段时,圆柱滚子的表面质量及形状精度能得到快速改善;在精抛阶段时,圆柱滚子的表面质量及形状精度可得到进一步修正;抛光后,圆柱滚子的表面粗糙度可达到0. 011±0. 004μm,圆度可降至0. 31±0. 075 um。     

表面粗糙度对圆柱滚子轴承弹流润滑性能的影响

为了揭示表面粗糙度对圆柱滚子轴承线接触稳态弹流润滑性能的影响,本文建立了具有表面粗糙度的圆柱滚子轴承弹流润滑模型,并推导出了摩擦系数方程;采用有限差分法求解了圆柱滚子轴承的弹流润滑性能,并分析了余弦粗糙度幅值、波长和纹理角度对圆柱滚子轴承弹流润滑性能的影响.数值结果表明:随着粗糙度幅值的增大,油膜厚度和油膜压力在粗糙度波峰波谷处的波动增大;随着粗糙度波长的增大,油膜厚度逐渐减小,油膜压力的波动逐渐减小;横向粗糙度更有利于提高承载能力,降低摩擦系数.因此,在合理的范围内增加粗糙度的幅度和波长,采用交叉纹理,有利于提高圆柱滚子轴承的弹流润滑性能.     

不同强度喷丸处理后铝锂合金表面的残余应力

在不同喷丸强度下对铝锂合金进行了表面喷丸处理,采用X射线衍射法和盲孔法分析了其表面及近表层的残余应力。结果表明:采用不同喷丸强度处理后试样表面90°方向(平行喷嘴移动方向)的残余压应力高于0°方向(垂直喷嘴移动方向)的,90°方向的衍射峰积分宽度大于0°方向的,说明喷丸强化后试样在90°方向产生了更大的微应变;试样近表层残余压应力随层深的增加先增大后减小,最终趋于0;较高强度喷丸处理后试样表面和距表面0.15mm内的残余压应力小于较低喷丸强度处理的,而最大残余压应力、最大残余压应力深度以及残余压应力场深度均大于较低强度喷丸处理后的。     

不同载荷工况下空心圆柱滚子轴承的接触分析

针对空心圆柱滚子轴承的实际工作状况,利用有限元软件ABAQUS建立了滚子轴承的有限元模型,并对其在3种载荷工况(均载、“梯形”偏载和“三角形”偏载)下进行了数值模拟,分析了不同空心度对滚子的Mises应力、接触应力和变形的影响.结果表明:偏载工况对滚子的应力和变形影响较大 ;与均载工况相比,偏载工况下滚子的“边界效应”较小;不同空心度的滚子应力和变形不同,空心度为60％的滚子的Mises应力最小.把滚子内孔由圆柱改为圆锥后,滚子的Mises应力和接触应力均减小,有效的提高了轴承的强度和使用寿命.     

弹性复合圆柱滚子轴承承载性能的理论研究

根据组合创新原理,通过对圆柱滚子轴承结构的创新研究,提出了一种在空心圆柱滚动体中嵌入PTFE材料的弹性复合圆柱滚子轴承新结构的设计方法。选择轻载和重载两种工况,在利用有限元软件计算确定三种滚动体的最优结构尺寸的前提下,分析对比了三种圆柱滚子轴承的接触应力、等效应力以及弯曲应力。结果表明:在轻载和重载情况下,弹性复合圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的接触应力和等效应力基本接近,但弯曲应力明显降低,其中轻载工况下降低了17.1%,重载工况下降低了27.7%。说明了弹性复合滚子轴承的承载能力要优于实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承。     

GCr15SiMn轴承钢表面超声滚压处理改性分析

使用HK30数控车床对GCr15SiMn轴承钢进行表面超声滚压处理,利用金相显微镜和扫描电镜观察试样超声滚压前后表面形貌和截面组织,并对比分析了超声滚压处理前后试样的硬度、表面粗糙度和残余应力。研究结果表明:超声滚压处理后,试样表面显微组织发生明显的塑性变形,形成约1μm的塑性变形层;试样平均表面粗糙度Ra值降低,表面更加平整,表面硬度和表面残余压应力升高;超声滚压处理改变了表面压应力的分布规律,即试样的残余压应力最大值都不在表面,而在次表面,残余压应力作用层由100μm增加至700μm。     

满滚子圆柱滚子轴承

满滚子圆柱滚子轴承有单列、双列和多列(3至8列)几种结构型式。满滚子轴承的(D-d)/B值较低,能承受较重的径向载荷(例如钢铁企业联铸机、拉矫机的拉辊支承轴承译者注)。当然与有保持架的圆柱滚子轴承相比,其所能适用的转速要低。满滚子轴承的运动学条件不如有保持架的轴承,满滚子轴承中滚子与滚道以及滚子与滚子之间的摩擦和滑动阻力都很大,这就增加了轴承的磨损,因此满滚子轴承在应用上受到了一定限制。为减少轴承失效的危险和提高其可靠性,SKF公司设计并制造了滚子表面经过特殊处理的满滚子轴承,其轴承代号后缀为“B”。特殊处理后可改…     

圆柱滚子轴承的结构强度动态预测算法研究

为了提高圆柱滚子轴承的结构强度可靠性预测能力,针对当前轴承分段预测方法误差过大,且容易陷入局部最优的问题,提出一种基于弹性模量屈服响应控制的圆柱滚子轴承的结构强度可靠性预测算法,对待处理的圆柱滚子轴承的结构强度特征量进行应力空间重构,在重构的高维特征轴承动力学空间中进行圆柱滚子轴承的结构强度弹性模量特征分解,提取圆柱滚子轴承的结构强度连续力学数据的主成分特征,使用CMD语言建立圆柱滚子轴承的三维实体模型,在三维模型中对提取的特征参量采用弹性模量屈服响应控制方法进行结构强度估计和自适应学习,实现圆柱滚子轴承的结构强度的可靠性预测。