[科普中国]-滚柱轴承

简介

滚针轴承的使用，仍使得印机制造商烦于需要加工精度很高的外套，和需要经验丰富的安装工寻找合适的滚针组别。为了解决这个问题，轴承产商开发出了外圈集成法兰的滚柱轴承支撑。

而且带法兰的外圈为印机产商解决了安装和润滑的问题。其滚柱轴承支撑方案已成为印机中滚筒支撑的主流方案2。

性能滚柱轴承可通过预紧达到很好的精度和刚性。并且还可使用带锥度的内圈，以任意调整轴承工作游隙。此种解决方案完全可以实现印机滚筒轴承零游隙的需求1。

滚柱轴承离合器滚动摩擦功耗滚柱轴承离合器是一种新型的摩擦式超越离合器,与现有超越离合器相比具有承载能力高、寿命长、锁紧可靠等,特别是根据其原理可通过改变某些参数值开发出适用于不同场合的产品。中介绍了该离合器的动作原理,进行了运动及受力情况分析,本文将利用摩擦学的有关理论对这种离合器的滚动摩擦引起的功率消耗进行分析研究,为进一步的动态分析及热分析提供依据。

一般认为,滚动摩擦力矩与接触表面粗糙度、弹性滞后、粘着效应和差动滑动等有关。松原清指出,当两物体接触表面的粗糙度在1μm 以下时,对摩擦力矩几乎没有影响,因而可以忽略表面粗糙度的影响。认为超越离合器中的滚动摩擦力矩主要来自弹性滞后和粘着效应,而微观滑动和塑性滞后的影响比较小可以忽略不计。霍林也有相同的观点,因而只对由弹性滞后和粘着效应引起的功率消耗进行分析研究,而不计接触表面的粗糙度和差动滑动等因素的影响3。

弹性滞后的滚动摩擦分析受法向载荷作用的滚子,沿滚道滚动是时,接触表面下的材料将产生弹性变形,当接触消除后,弹性变形大部分得到恢复,实验指出,对给定的应力值,加载时产生的变形总是小于减载时的变形,这样就造成了前半个接触区的压力大于后半个接触区的压力。将接触区的压力合成,得到阻力矩和水平阻力,这种现象称弹性滞后,它反映了一定的能量损失,其大小与材质、所受载荷、几何尺寸、速度等有关2。

粘着效应的影响粘着理论是由英国学者Bowden F P和Tabar D提出的。当两金属表面相互压紧时,由于粗糙度影响,实际的接触点是一系列的微凸体,实际接触面积比较小,所以实际接触微凸体上的应力值很高。当外载荷加大到使微凸体材料达到屈服极限而发生塑性变形,此时接触面积范围内就会产生“冷焊” (粘着) ,而在轴承离合器中,内、外圈滚道与滚子之间有相对运动,只有将粘着点拉断,三者之间才能有相对运动,这种产生能量损失、产生滚动阻力的现象称为粘着效应。粘着效应也是滚动摩擦力矩产生的一个重要原因。

滚柱轴承离合器是一种新型的摩擦式超离合器, 与现有超越离合器相比, 具有承载能力高、寿命长、锁紧可靠等优点。滚柱轴承离合器的动力特性在其动力学分析中起着很重要的作用。通过理论分析指出了离合器的扭转刚度是非线性的, 为滚柱轴承离合器的动力学分析及结构参数优化提供了理论依据1。

滚柱轴承离合器的接触应力与变形接触应力和变形是两个曲面物体相互挤压时,在接触部位邻近的应力和变形, 接触应力分布与接触面的形状、尺寸以及表面粗糙度、流体动力润滑状况等许多因素有关。赫兹(Hertz)最早研究了两个弹性体的接触问题, 在某些简化假设条件下可计算出接触面的应力分布。线接触的两物体, 在负荷作用下, 接触线将扩展为一矩形接触面, 在接触区内接触应力按半椭圆柱分布3。

总结(1)给出了滚子沿接触线受力的载荷分布, 为计算滚柱轴承离合器的疲劳寿命及结构参数奠定了理论基础。

(2)滚柱轴承离合器的扭转刚度是非线性的,说明系统存在复杂的非线性动力学行为。

(3)给出了接合状态下系统的固有频率, 为研究系统的共振及一阶临界转速提供了理论依据1。