不同服役工况条件下圆锥滚子轴承磨损研究

张宇; 史小玉; 田为松

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.014

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不同服役工况条件下圆锥滚子轴承磨损研究

·疲劳·损伤·断裂·失效分析· | 更新时间：2025-01-23

- 不同服役工况条件下圆锥滚子轴承磨损研究
- STUDY ON WEAR OF TAPERED ROLLER BEARING UNDER DIFFERENT SERVICE CONDITIONS
- 机械强度 2025年47卷第1期页码：123-133
- 作者机构：
  
  沈阳建筑大学机械工程学院，沈阳 110168
- 作者简介：
  
  史小玉，女，1997年生，辽宁沈阳人，硕士研究生；主要研究方向为轴的磨损与能耗；E-mail：sxy920569025@163.com。
- 基金信息：
  
  航空动力装备振动与控制教育部重点实验室开放基金项目(VCAME202105);辽宁省教育厅科学研究经费项目(LJKZ0573);国家自然科学基金项目(51975388)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.014
  中图分类号： TH117.1
- 纸质出版日期：2025-01-15，
  
  收稿日期：2023-02-21，
  
  修回日期：2023-04-17，
- 稿件说明：
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张宇, 史小玉, 田为松. 不同服役工况条件下圆锥滚子轴承磨损研究[J]. 机械强度, 2025,47(1):123-133.

ZHANG YU, SHI XIAOYU, TIAN WEISONG. STUDY ON WEAR OF TAPERED ROLLER BEARING UNDER DIFFERENT SERVICE CONDITIONS. [J]. Journal of mechanical strength, 2025, 47(1): 123-133.
张宇, 史小玉, 田为松. 不同服役工况条件下圆锥滚子轴承磨损研究[J]. 机械强度, 2025,47(1):123-133. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.014.

ZHANG YU, SHI XIAOYU, TIAN WEISONG. STUDY ON WEAR OF TAPERED ROLLER BEARING UNDER DIFFERENT SERVICE CONDITIONS. [J]. Journal of mechanical strength, 2025, 47(1): 123-133. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.01.014.

摘要

为了明晰不同工况参数对圆锥滚子轴承磨损的影响规律，开展了圆锥滚子轴承磨损研究。建立了包含滚子平衡方程与内圈平衡方程的圆锥滚子轴承拟静力学模型，基于Archard磨损理论推导建立了适用于圆锥滚子轴承磨损分析的磨损深度计算模型；对比分析了轻载、中载和重载3种服役工况条件下，轴承内、外滚道和滚子的磨损分布特征。结果表明，圆锥滚子、内外滚道在接触线上的磨损深度均呈现双峰分布特征，外滚道磨损分布与滚动体位置密切相关；轻载工况下，轴承转速提高25%，轴承滚道与滚子磨损峰值提高20%；重载工况下，轴承载荷提高16%，轴承滚道与滚子磨损峰值提高17%以上。3种工况下轴承磨损峰值对比表明，轴承等效载荷与转速的乘积并非控制轴承磨损的决定因素，载荷变化对于轴承磨损有着较为显著的影响。

Abstract

In order to clarify the influence of different working conditions on the wear of tapered roller bearings

the wear state of tapered roller bearings was carried out.A quasi-statics model of tapered roller bearings including roller balance equation and inner ring balance equation was established

and a wear depth calculation model suitable for wear analysis of tapered roller bearings was derived based on Archard wear theory.The wear distribution characteristics of bearing inner and outer raceways and roller elements under light load

medium load and heavy load conditions were comparative analyzed.The results show that the wear depths of the tapered roller and the inner/outer raceways on the contact line show bimodal distribution characteristics

and the wear distribution of the outer raceway is closely related to the positions of the rolling elements.For light load condition

the peak wear depth of bearing raceways and roller elements increases by 20% as bearing speed increases 25%

and for heavy load condition

the peak wear depth of bearing raceways and roller elements increases more than 17% as bearing load increases 16%.The comparison of bearing wear peaks under the three working conditions shows that the product of the equivalent load and the speed of the bearing is not the determining factor controlling bearing wear，and the load change has a significant impact on the bearing wear.

关键词

圆锥滚子轴承磨损深度接触压力滑动速度工况条件

Keywords

Tapered roller bearingWear depthContact pressureSliding speedWorking condition

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