1　滾動(dòng)軸承力學(xué)分析基礎(chǔ)理論

1）Hertz彈性接觸理論

接觸應(yīng)力和變形的計(jì)算是滾動(dòng)軸承特性分析的前提條件之一，奠定了滾動(dòng)軸承接觸分析的理論基礎(chǔ)。早在 100 多年前, Hertz 就對(duì)點(diǎn)接觸與線接觸這兩種典型的彈性接觸問題給出了理論解，分別適用于球軸承與滾子軸承分析。對(duì)于軸承整體的變形與平衡問題，需要運(yùn)用 Hertz 理論對(duì)軸承中的每個(gè)滾動(dòng)體依次進(jìn)行計(jì)算，然后進(jìn)行綜合，建立起一組非線性方程組再求解。

2）套圈滾道控制理論

滾動(dòng)軸承雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 但各元件間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系卻十分復(fù)雜。Jones 在 50 年代建立了高速球軸承的套圈控制理論。在該套圈控制理論中，假設(shè)鋼球在某一滾道上只有純滾動(dòng)，該滾道稱為“控制滾道” ，而在另一滾道上，既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，為“非控制滾道” 。此外，還假設(shè)鋼球自轉(zhuǎn)軸線在過軸承軸線的平面內(nèi)，陀螺力矩由控制滾道上的摩擦力平衡。該理論后來被 Harris 等人加以完善，成功地應(yīng)用于許多重要的場(chǎng)合。

3）彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論

彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑是 20 世紀(jì)摩擦學(xué)領(lǐng)域的一大進(jìn)步，是潤(rùn)滑力學(xué)最顯著的成就之一。它揭示了一種前所未有的潤(rùn)滑狀態(tài)，彈性理論研究相互滾動(dòng)或滾動(dòng)伴有滑動(dòng)的條件下，兩彈性體間流體動(dòng)力潤(rùn)滑的力性質(zhì)，與經(jīng)典潤(rùn)滑理論不同，這種既考慮變黏性流體動(dòng)壓力的作用，又考慮接觸表面彈性變形效應(yīng)的潤(rùn)滑問題稱為彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑(EHL)。正是由于彈流理論的發(fā)展，使人們不僅了解導(dǎo)致許多高副零件(如齒輪和滾動(dòng)軸承)獲得有效潤(rùn)滑的非凡物理作用，而且還搞清楚了從邊界潤(rùn)滑狀態(tài)到流體動(dòng)力潤(rùn)滑狀態(tài)的整個(gè)過程，隨著這一理論的日趨完善，彈流理論在工程實(shí)際中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

4）剛性套圈假設(shè)

軸承內(nèi)、外套圈都不發(fā)生變形，只產(chǎn)生相對(duì)的剛性位移，軸承的變形只與滾動(dòng)體和滾道局部接觸部位的變形有關(guān)，大大簡(jiǎn)化了變形分析。

2　滾動(dòng)軸承力學(xué)模型的研究進(jìn)展

從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀看，滾動(dòng)軸承力學(xué)模型的研究經(jīng)歷了靜力學(xué)分析、擬動(dòng)力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析3個(gè)階段。彈流理論的應(yīng)用標(biāo)志著靜力學(xué)分析方法的成熟，然而靜力學(xué)分析并不能對(duì)軸承的一些動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行描述，進(jìn)而發(fā)展到擬動(dòng)力學(xué)分析方法。擬動(dòng)力學(xué)分析模型能解決軸承運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，可基本滿足工程需要，模型較完善，易于應(yīng)用。但它尚不能完全描述滾動(dòng)軸承的動(dòng)態(tài)性能，因而進(jìn)一步發(fā)展到完全的滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)分析。從理論的完整性看，動(dòng)力學(xué)模型分析方法計(jì)及的影響因素最全，但由于高速下軸承各元件間動(dòng)態(tài)特性復(fù)雜，以及計(jì)及包括安裝配合等各種因素必然帶來數(shù)學(xué)上的復(fù)雜與困難使?jié)L動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)理論迄今為止仍不很完善。

不同分析方法的比較

基礎(chǔ)理論研究是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要人才，也需要長(zhǎng)期的投入，不同性質(zhì)的組織和企業(yè)單位，需要根據(jù)自身的特點(diǎn)進(jìn)行基礎(chǔ)研究，基礎(chǔ)理論分析、基礎(chǔ)應(yīng)用研究切入的點(diǎn)大有不同，希望“產(chǎn)學(xué)研用”的合作系統(tǒng)能在軸承行業(yè)推進(jìn)的更好，助力軸承強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。

參考文獻(xiàn)：

1.吳云鵬，張文平，孫立紅.滾動(dòng)軸承力學(xué)模型的研究及其發(fā)展趨勢(shì)[J].軸承，2004（7）：44-46.

2.羅繼偉.滾動(dòng)軸承受力分析及其進(jìn)展.[J].軸承，2001（9）：28-34.

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