轴承滚子电化学机械加工技术研究

论文摘要

圆柱滚子轴承在承载状态下,滚子的两侧端部在和内、外滚道接触处会产生高度应力集中,由此所导致的疲劳破坏、剥落会向中间发展,导致整个轴承失效,大大减少了轴承的寿命。对滚子进行凸度设计后,即将滚子的直母线改为凸度母线,能有效地改善滚子和内外圈接触区的应力分布,对提高轴承的使用寿命有很大帮助。目前,发达国家对圆柱、圆锥滚子轴承滚子都要求带凸度,因此对滚子凸度设计的研究就很重要,即能提高轴承本身的寿命,还能增加国家在轴承设计上的技术优势。本文利用有限元分析软件ANSYS进行对数母线滚子凸度的设计,对不同载荷,不同凸度量下的接触区的应力分布做了详细的比较分析,最后得到了一个较为合理的凸型和凸度量区间。另外,轴承滚子的表面粗糙度对轴承的寿命也有很大的影响,较低的粗糙度值对降低摩察系数,减小噪声,提高滚子旋转精度等起到明显的作用。考虑到电化学机械光整加工在改善表面粗糙度方面所起到的效果,本文提出了轴承滚子的电化学机械复合光整加工,设计和制造了电化学机械光整轴承滚子的实验装置,包括电源、电解液循环系统、滚子的运动系统、机械磨削装置和阴极的进给装置等,并通过正交实验初步研究了工件转速、电流密度、砂带压力、砂带粒度和加工时间等工艺参数对轴承滚子表面质量的影响。研究结果表明,电化学机械复合光整技术在降低滚子的表面粗糙度方面作用明显。该方法工艺简单,易操作,具有很好的实用性。利用直母线加工轴承滚子的优化参数,设计和制造了圆弧型阴极,尝试加工凸度滚子,把电流和加工时间作为影响凸度加工的重要参数,设计了新的实验表,实验结果表明,电化学机械复合光整加工技术能够在降低滚子表面粗糙度的同时,实现凸度的加工。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 轴承滚子凸度加工技术研究意义
• 1.2 凸度加工的现状
• 1.2.1 国内凸度加工现状
• 1.2.2 国外凸度加工现状
• 1.3 研究内容
• 2 轴承滚子凸度的设计
• 2.1 接触理论发展
• 2.2 轴承滚子凸度设计
• 2.2.1 常用滚子凸度种类
• 2.2.2 对数母线滚子凸度设计中的设计载荷和理论凸度量计算
• 2.3 本章小结
• 3 对数母线圆柱滚子有限元模拟
• 3.1 42724QT轴承滚子结构参数
• 3.1.1 42724QT轴承结构和主要参数
• 3.1.2 滚子凸度设计
• 3.2 轴承有限元模型
• 3.2.1 单个滚子轴承的三维实体模型
• 3.2.2 接触对建立
• 3.2.3 约束和载荷的施加
• 3.3 有限元模拟结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 电化学加工技术的原理
• 4.1 引言
• 4.2 电化学加工技术机理
• 4.2.1 电极电位
• 4.2.2 阳极极化曲线及其特性
• 4.2.3 电化学加工去除定律
• 4.3 电化学机械光整加工原理
• 4.4 影响电化学机械光整加工的因素
• 4.4.1 电流密度的影响
• 4.4.2 电解液
• 4.4.3 机械因素的影响
• 4.5 电化学加工表面质量
• 4.6 本章小结
• 5 轴承滚子电化学机械光整加工的基础实验研究
• 5.1 实验原理和设备简介
• 5.1.1 轴承滚子电化学机械光整加工原理
• 5.1.2 实验装置组成
• 5.1.3 砂带磨削
• 5.2 电化学机械光整加工直母线滚子实验
• 5.2.1 实验方案设计
• 5.2.2 实验结果分析
• 5.2.3 实验结论
• 5.3 凸度滚子的电化学机械光整加工实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢