修形滚针的有限长线接触弹流润滑性能.pdf

轴承2009年2期
堡Q=三Z丝Beating2009，No．223—27
CN41—1148／TH

●试验与分析

修形滚针的有限长线接触弹流润滑性能

沈雪瑾，吕琦，吴文蕾
(上海大学机械自动化系，上海200072)

摘要：运用多重网格法求解出大长径比(滚针长度与直径之比)的滚针有限长线接触热弹流的数值解，分析最大
长径比达6：1的滚针弹流问题，在最大Hertz接触压力PH为2．0GPa的情况下，滚针干接触时的接触区域长度
与宽度之比k高达169．5，计算收敛解的最小卷吸速度Ⅱ为0．3m／s。据此探讨了稳态工况下载荷与速度的变
化对滚针油膜厚度和接触压力分布的影响，并针对长径比对滚针弹流特性的影响进行了分析。结果表明：当滚
针半径一定时，长径比越大，滚针端部的压力变得越大，且承受载荷的范围也越大。
关键词：滚针轴承；修形滚针；弹流润滑；长径比
中图分类号：TH133．333；TH117．2文献标志码：A文章编号：1000—3762(2009)02—0023—05

FilliteLineContactElⅡofProfiledNeedleRoller

SHENXue—jin，U3Qi，WUWen—lei
(DepartmentofMechanicalAutomation，Shangh~University，Shanghai200072，China)

Abstract：ThefinitelinecontactEIILnumericalsolutionofprofiledneedlemileratalargelength／diameterratiois

gained．rhemaximalratioofHertzhalf—contactwldthandcontacthalf—lenuhreach169．5．whentheHertzcontact

pressureiS2．0GPaandt1lelength／diameterratiois6：1．Theminimalentrainmentvdociwcomesto0．3m／sforthe
6：1length／diameterratio．eirdlueneesofloadandvelocityparametersontheollfilmthicknessandpress~edistfi．
butionareillustratedundersteadyworkingconditions．and也einfluencesofthelength／diameterratioonEHLcharac．

tefisticoftheneedlerollerarealsostudied，whichshowhighlength／diameterratiowillenlargethepressureattheend
0ftl1eneedlerollerandtIlecontactarea．

Keywords：needlerolerbearing；profiledneedleroller；EHL；length／diameterratio

1976年，Hamrock和Dowson通过增加椭圆比的滚针或长圆柱滚子的弹性流体动力润滑研究还
至8，将椭圆接触的方法引伸到求解有限长线接触是空白。
问题中⋯。1985年，Kuroda等使用有限元法和滚针轴承属于圆柱滚子类轴承，具有径向结
Newton—Raphson法对短圆柱滚子进行了有限长构紧凑、承载能力大的特点，其滚动体的长度与直
线接触弹流问题求解J。径之比(简称长径比)相对较大，一般大于3，与球
随着求解技术的发展，运用多重网格法计算轴承相比它可承受更重的载荷，因此在重载工况
有限长线接触弹流已经能够适应较恶劣的工况，中得到普遍应用。目前滚针轴承已广泛应用于农
但是目前主要是对长径比在1左右、接触区域长业和施工设备、汽车传动系统、小型汽油发动机、
齿轮泵、小型器具和汽车工具、交流发电机和飞机
度与宽度之比k在30以下的短圆柱滚子进行研
控制器等场合，其性能将直接影响到这些机械装
究，或是对长径比小于1的凸轮从动轮在零
置的使用性能和寿命，而滚针的弹流润滑特性对
卷吸速度下的弹流特性研究J，而对于大长径比
滚针轴承的性能影响较大，因此研究滚针弹流特
性有助于滚针轴承的最优设计与合理使用。
收稿日期：2008—11—30；修回日期：2008—12—19
基金项目：上海汽车工业科技发展基金项目(0320)；NSK1修形滚针有限长线接触热弹流的
—EMTAF基金项目
求解
作者简介：沈雪瑾(1963一)，女，博士，副教授，主要研究方
向为摩擦学。E—mail：[e-mail]。图1所示的有限长线接触弹流几何模型由修
《轴承)2oo9．N