專利名稱：工程對數圓柱滾子的制作方法
技術領域：
本發明涉及滾動軸承的零件，具體涉及一種工程對數圓柱滾子。
背景技術：
圓柱滾子軸承和滾針軸承中，圓柱滾子和滾針支承面的技術方案一般采用圓柱表面，母線為直線，兩端帶倒角。載荷作用下，邊緣效應的作用使滾子兩端產生嚴重的應力集中，與軸承滾道之間不能形成潤滑油膜，尖銳的應力峰作用和金屬間的直接接觸使材料磨損和疲勞剝落。存在安裝誤差或相關零件變形時，滾子與軸承滾道之間出現偏斜，應力集中更加嚴重。其存在的問題是承受載荷的能力低，摩擦和磨損嚴重，振動大，噪聲高，使用壽命和可靠性低。為了消除這些缺點，曾經出現圓弧凸度和修正線凸度兩種技術方案。圓弧凸度方案使圓柱滾子的線接觸特性變成點接觸，滾子中部發生應力集中，兩側材料不能均衡使用。修正線凸度方案同樣不能完全解決局部應力集中問題。理論研究和工程實踐均證明對軸承性能的改進作用十分局限。
發明內容
為此，本發明的目的在于提供一種工程對數圓柱滾子，它克服了現有技術的不足。
本發明采用的技術方案是圓柱滾子支承面的母線形狀為由中部向兩側均為一條對稱的對數曲線組成，對數曲線在母線中部凸起，向兩側減小，對數曲線母線的兩端與兩倒角圓弧光滑連接。
所述的對數曲線為y=R-Kln1(1-(xl)2)---|x|≤l0]]>式中，x沿圓柱滾子軸線的坐標，y沿圓柱滾子徑向的坐標，R圓柱滾子的半徑，K與圓柱滾子的幾何特性、材料特性和設計載荷有關的系數，l圓柱滾子有效長度的的一半，等于圓柱滾子長度的一半減去一個倒角的尺寸，l0滾子設計長度的一半，且
l0=l(1-0.30325bl)0.5]]>式中，bHertz接觸半寬度。
本發明具有的有益的效果是1.消除圓柱滾子接觸中的邊緣效應，也即端部的應力集中，使接觸壓力沿軸線方向均勻分布，提高滾子接觸副的承載能力和剛性，裝入軸承后使軸承的接觸疲勞壽命和可靠性得到提高；2.使得圓柱滾子端部能夠形成潤滑油膜，也即包括端部在內滾子接觸副表面之間能被完整的潤滑油膜分隔開，使滾動時摩擦和磨損減小，裝入軸承后使軸承的發熱減少，能耗降低，精度保持性提高；3.良好的潤滑性能使圓柱滾子滾動時的振動和噪聲降低，也即消除金屬材料直接接觸引起的雜音和震動，提高運轉的平穩性，裝入軸承后軸承的運轉性能穩定，減小對周圍環境的干擾和污染；4.使圓柱滾子對偏斜的承受能力提高，也即安裝或變形使圓柱滾子相對于接觸體偏斜時依然能保持較高的承載能力，裝入軸承后軸承對惡劣工作環境的適應性得到提高。
本發明同樣適用于滾針。本發明的圓柱滾子和滾針主要應用于各類承受重載荷的圓柱滾子軸承和滾針軸承，如金屬軋機的軋輥軸承，鐵路車輛的軸箱軸承，汽車輪轂軸承，造紙機軸承，礦山和重型機械軸承等。其它承受重載荷的線接觸機械零件，如齒輪，軋機中的軋輥等也同樣可以參照應用本技術方案。
圖1是本發明工程對數圓柱滾子的示意圖和坐標系；圖2是本發明工程對數圓柱滾子支承面對數母線的放大示意圖；圖3是工程對數圓柱滾子的接觸壓力分布。
圖中1、圓柱滾子，2、母線，R、圓柱滾子的半徑，l、圓柱滾子的半有效長度，r、倒角圓弧半徑。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發明的圓柱滾子1支承面的母線2形狀為由中部向兩側均為一條對稱的對數曲線組成，對數曲線在母線2中部微微凸起，向兩側緩慢減小，對數曲線母線的兩端與兩倒角圓弧光滑連接。
所述的對數曲線為y=R-Kln1(1-(xl)2)---|x|≤l0]]>式中，x沿圓柱滾子軸線的坐標，y沿圓柱滾子徑向的坐標，R圓柱滾子的半徑，K與圓柱滾子的幾何特性、材料特性和設計載荷有關的系數，l圓柱滾子有效長度的的一半，等于圓柱滾子長度的一半減去一個倒角的尺寸，l0滾子設計長度的一半，且l0=l(1-0.30325bl)0.5]]>式中，bHertz接觸半寬度。
設計載荷作用時，滾子全長接觸，接觸壓力沿軸線均勻分布，如圖3所示。
通過機械加工得到的工程對數圓柱滾子的制造精度用形狀誤差和對稱度誤差來評定。
形狀誤差err1=Σi=-nn(yi-y‾0)2(2n+1)]]>對稱度誤差err2=|Σi=-n0(yi-y‾0)2n+1-Σi=0n(yi-y‾0)2n+1|]]>式中，yi圓柱滾子半徑的測量值，yi圓柱滾子半徑的設計值，(2n+1)長度2l0上等步長采樣的樣本數。
本發明不僅適用于圓柱滾子軸承中的圓柱滾子，同時也適用于滾針軸承中的滾針，其它承受重載荷的線接觸機械零件，如齒輪，軋機中的軋輥等也同樣可以參照應用本技術方案。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種工程對數圓柱滾子，其特征在于圓柱滾子(1)支承面的母線(2)形狀為由中部向兩側均為一條對稱的對數曲線組成，對數曲線母線(2)中部凸起，向兩側減小，對數曲線母線的兩端與兩倒角圓弧光滑連接。
2.根據權利要求1所述的一種工程對數圓柱滾子，其特征在于所述的對數y=R-Kln1(1-(xl)2)]]>|x|≤l0曲線為式中，x沿圓柱滾子軸線的坐標，y沿圓柱滾子徑向的坐標，R圓柱滾子的半徑，K與圓柱滾子的幾何特性、材料特性和設計載荷有關的系數，l圓柱滾子有效長度的的一半，等于圓柱滾子長度的一半減去一個倒角的尺寸，l0滾子設計長度的一半，且式中，bHertz接觸半寬度。l0=l(1-0.30325bl)0.5]]>
全文摘要
本發明公開了一種工程對數圓柱滾子。圓柱滾子支承面的母線形狀為由中部向兩側均為一條對稱的對數曲線組成，對數曲線母線中部微微凸起，向兩側緩慢減小，對數曲線母線的兩端與兩倒角圓弧光滑連接。本發明消除圓柱滾子接觸中的邊緣效應，使接觸壓力沿軸線方向均勻分布，提高滾子接觸副的承載能力和剛性；使得圓柱滾子端部能夠形成潤滑油膜，使滾動時摩擦和磨損減小；良好的潤滑性能使圓柱滾子滾動時的振動和噪聲降低，提高運轉的平穩性；使圓柱滾子對偏斜的承受能力提高，裝入軸承后軸承對惡劣工作環境的適應性得到提高；本發明同樣適用于滾針。本發明不僅適用于軸承行業，而且也適用于任何承受重載荷的其它線接觸機械零件。
文檔編號F16C33/36GK1807910SQ20061004958
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月24日 優先權日2006年2月24日
發明者馬家駒, 陳曉陽 申請人:馬家駒, 陳曉陽