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本课题为成都重型轴承研究所委托研究课题,主要研究重型四列圆锥滚子轴承所允许的最大偏斜角以及其对轴承寿命的影响。工作辊轴承是轧钢机主要易损部件之一,轴承的使用寿命对轧制成本和生产效率有着重要的影响。现代轧机轴承的理论设计主要运用多列滚动体均匀受载来提高轴承的承载能力。但在实际使用中往往滚动体不均匀受载,其中轴承偏斜角是影响其受载的一个重要因素。若能比较准确的确定轴承的偏斜角对轴承工作状态的影响及偏斜角的许用值,就可以改善轴承偏载现象,提高轴承承载能力,从而提高轴承的使用寿命,取得较好的经济效益。
课题依据一定的使用条件和工作环境,以四辊轧钢机用重型四列圆锥滚子轴承的许用偏斜角为对象来进行研究,为重型四列圆锥滚子轴承许用偏斜角的标准化建立基础,为重型滚动轴承的设计标准提供依据。
重型四列圆锥滚子轴承工作环境、结构较为复杂,在此进行了必要的简化计算。这里以轧钢机用轴承(3806/343.052)为研究对象,一般轧机用四列圆锥滚子轴承为靠近辊身那一列受力最大,也是最先破坏,因此这里就以这一列为计算对象,依据现有资料称额定动载荷下单列圆锥滚子轴承的偏斜角为2′,运用切片法,计算得出最大接触应力,并以此值为四列圆锥滚子轴承的应力极限值,由此得到了四列圆锥滚子轴承(3806/343.052)的偏斜角的允许值为0.6′~1′,同时得出:重载时偏斜角大,轻载时偏斜角小;运用经典的滚动轴承额定动载荷理论计算四列圆锥滚子轴承在各种偏斜角时的疲劳寿命,并分析四列圆锥滚子轴承许用偏斜角与其疲劳寿命之间的关系,得出随着偏斜角的增大,轴承疲劳寿命就越低的结论;基于Visual Basic编程语言编制了重型四列圆锥滚子轴承许用偏斜角的求解以及对其寿命的影响的计算软件;应用ANSYS软件作相应的应力接触分析,并对ANSYS分析结果与软件计算结果的对比分析,证实了理论计算的可行性。
上述理论对于轧机用四列圆锥滚子轴承具有一定的可行性和通用性。分析结果可以为提高轧机轴承的承载能力和疲劳寿命提供理论参考,并且对于从事轧机轴承设计和生产的厂家及技术人员具有一定的参考价值。