向载荷 时 ， 球 与 内圈 的接触 椭 圆先 被破 坏 ， 球 与 套
外径 Ｄ ／ ｍ ｍ 宽度 Ｂ ／ ｍｍ 外 圈沟 底 直 径 Ｄ ／ ｍ ｍ
由（ １ ） 式可知 ， 当轴 承 几何 尺 寸 确 定后 ， 极 限 轴 向载荷 的 大小 主 要 取 决 于 初 始 接 触 角 ， 而 初 始 接触 角则 由初 始 游 隙决 定 。根 据 Ｒ Ｏ ＭＡ Ｘ软 件 及
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｄ ｅ ｅ ｐ ｒｏ ｇ ｏ ｖ ｅ ｂ ａ ｌ ｌ ｂ ｅ ａ ｉ ｒ ｎ ｇ ； ＲＯＭＡＸ； ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｘ ｉ ｌ ａ ｌ ｏ ａ ｄ； ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ｌ ａ ｃ ｌ ｅ ｒａ ａ ｎ ｃ ｅ
ＭＡ Ｘ软 件进一步验证 了计算结 果 ， 同时总结 出深 沟球 轴承 的极 限轴 向载 荷与初 始径 向游 隙之 间 的变 化关 系 ， 从而 避免轴承在使用过程 中接触区超 出沟道产 生边 缘应力集 中， 为轴承设计提供 了参考 。
关键 词 ： 深沟球轴 承 ； Ｒ Ｏ ＭＡ Ｘ； 极 限轴 向载荷 ； 初 始游隙
轴承 ２ ０ １ ５ 年５ 期 二 ２ 鱼 Ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ２０１ ５， Ｎｏ．５
（ 中航工业哈 尔滨 轴承 有限公 司 研发 中心， 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ） 摘要 ： 以Ｆ Ａ Ｇ ６ ２ １ ９ Ｃ ３轴承 为例 ， 使用 Ｈ ｅ ａ ｚ理论 公 式进 行深 沟球 轴 承极 限轴 向载 荷 的理论 计 算 ， 并使 用 Ｒ Ｏ ．
依 据轴 承几 何关 系 推 导深 沟 球 轴 承极 限轴 向 载荷 的计 算 方 法 ， 并 以Ｆ Ａ Ｇ６ ２ １ ９ Ｃ ３ 为例 ， 使 用
深沟球 轴 承 是 最 具 代 表 性 的 滚 动 轴 承 ， 具 有 摩 擦 因数小 、 极 限转 速 高 、 结构简单 、 制造成本低、
制 造精 度 较高 等优 点 ， 主要 承 受 径 向 载荷 ， 也 可 同
为 接触 椭 圆长 半轴 与 钢 球 中心形 成 的角 度 。 由 文献 ［ ３ ］ 可得极 限 轴 向载荷 为
角Ｉ ４ ； ０ 为外 圈沟道 与 挡 边 交 点处 形 成 的夹 角 ；
收稿 １ ３期 ： ２ ０ １ ４—１ ２— ０ ３ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ５一 Ｏ １ — ０ ５
外 沟道 半 径 ／ ＇ ｅ ／ ｍｍ 内 沟道 半 径 ｒ ｉ ／ ｍｍ 外 圈挡 边 直 径 Ｄ ２ ／ ｍｍ 内 圈挡 边 直 径 ｄ ２ ／ ｍ ｍ
理论 计算 方法 ， 分别 计算 Ｆ Ａ Ｇ ６ ２ １ ９ Ｃ ３轴承初 始 游 隙对 球 与 内 圈安 全 接 触 角 及 极 限 轴 向 载 荷 的 影
（ １ ． 浙江万 向精工有 限公 司， 杭州 ３ １ １ ２ １ ５ ； ２ ． 杭州轴承试验研 究 中心有 限公 司， 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ２ ） 摘要 ： 阐述了轮毂轴承游 隙的概念 ， 分析 了第 １代 、 第 ２代 和第 ３代轮 毂轴承的游 隙影 响 因素 ， 研究 了轮毂轴承
Ｇ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ｎ ｇ ，Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ
（ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ａ Ｖ Ｉ Ｃ Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｂ ｅ ａ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
况下 的虚拟 产 品开 发 软 件 ， 程 序 中 内嵌 国 内外 先 进 的轴 承库 ， 能够 对轴 承 进 行建 模 ， 计 算 轴 承 的寿 命、 载 荷分 布 、 接 触应 力等 ， 以Ｆ Ａ Ｇ ６ ２ １ ９ Ｃ ３轴 承为
根据 表 １中 的参 数 ， 建立的 Ｆ Ａ Ｇ ６ ２ １ ９ Ｃ ３轴 承
模型如图 ２所示 。经过仿真分析 ， 深 沟球轴 承在 受到 ２ ５ ７ １ ２ Ｎ轴 向力 时轴承 内圈接触 椭 圆发 生截 断， 截断 率为 ４ ． ９ ％， 钢 球 与 套 圈 挡 边 将 发 生 应力
中图分类号 ： Ｔ Ｈ １ ３ ３ ． ３ ； Ｔ Ｈ １ ２ ２ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ０－３ ７ ６ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５— ０ ０ １ ３— ０ ３
Ｃａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｌｉ ｍｉ ｔ Ａｘ ｉ ａ ｌ Ｌｏ ａ ｄ ｆ ｏ ｒ Ｄｅ ｅ ｐ Ｇｒ ｏ ｏ ｖ ｅ Ｂａ ｌ ｌ Ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｒｏ ｍａ ｘ
外 圈均 发生 接 触 椭 圆截 断 ， 在 挡 边 处 形 成 大 的应 力 集 中造 成 轴 承 失 效 。 因此 ， 仅 需 计 算 球 与 内圈
道） ， 球 与挡 边 附 近 的 接触 处将 产 生 应 力 集 中 ， 加
球 与外 圈沟 道 的极 限接 触 状态 如 图 １ 所示 ， 其 中 为 接 触 椭 圆 刚 刚 达 到 套 圈 挡 边 处 的 安 全 接 触
式中 ： Ｏ ｔ 。 为初始接触角 ； Ｋ为轴 向位移 函数 ， 其 大 小取 决 于总 曲率 函数 日； ｚ为钢 球个 数 ； Ｄ 为钢 球 直径 ； Ｇ 为初 始 径 向游 隙 ； 和 分 别 为 内 、 外 沟
始 游隙 的增加 而增 大 ， ２种 计 算方 法 的误 差 在０ ． ５ 。
Ｒ Ｏ ＭＡ Ｘ Ｄ Ｅ Ｓ Ｉ Ｇ Ｎ Ｅ Ｒ 软 件 是 一 款 模 拟 实 际 工
时承 受轴 向 载荷 。 当其 仅 承 受 径 向载 荷 时 ， 接 触 角 为 零 。 当深 沟 球 轴 承具 有 一 定 的径 向 游 隙 时 ，
具 有 角接 触 轴承 的性 能 ， 可 承受 一 定 的 轴 向载 荷 。 然而 当深 沟 球 轴 承 承 受 较 大 轴 向 载荷 时 ， 球 与 套 圈之 间不 能 形 成 完 整 的接 触 椭 圆 （ 接 触 区超 出沟
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ａ ｉｎ ｒ ｇ Ｆ ＡＧ ６ ２１ ９ Ｃ ３ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｌ ｏ ａ ｄ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｅ ｐ ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ ｂ ａ ｌ ｌ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ — ｅ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｈｅ ａ ｚ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｒｅ ａ ｖ ｅ ｉ ｒ ｆ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ＲＯＭＡＸ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ － ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｌ ｏ ａ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｌ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｏｒ ｆ ｄ ｅ ｅ ｐ ｒｏ ｇ ｏ ｖ ｅ ｂ ｌｌ ａ ｂ ｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｕ ｓ ｔ ｏ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｅ ｄ ｇ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｚ ｏ ｎ ｅ ｅ ｘ ｃ ｅ ｅ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｃ ｅ ｗ ａ ｙ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｂ ｅ ａ ｉｎ ｔ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏｒ ｆ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ
