为研究交叉滚子轴承摩擦力矩的影响因素,建立考虑环境温度和温升影响的轴承摩擦力矩计算模型,研究工况参数、环境温度和几何参数对轴承摩擦力矩的影响规律,并进行试验验证。结果表明交叉滚子轴承只承受轴向载荷时,摩擦力矩主要由其中一个接触对产生;只承受径向载荷或倾覆力矩时,2个接触对产生的摩擦力矩之比为1∶1;在-30~50℃内,环境温度升高,轴承的摩擦力矩先减小后增大,温度小于40℃时润滑脂黏性对总摩擦力矩起主导作用,游隙变化的影响次之,50℃时游隙变化对摩擦力矩起主导作用,润滑脂黏性的影响次之;增大径向游隙可以显著降低轴承摩擦力矩;在直母线、对数修形和全凸圆弧修形3种修形方式中,全凸圆弧修形在较宽范围的载荷条件下降低摩擦力矩的效果更显著。

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况。结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4 000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02%和10.58%;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95%和17%。因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力。

针对整体螺栓滚轮滚针轴承滚子边缘应力集中现象,运用非理想赫兹接触理论,建立滚子与滚道非理想赫兹接触模型。研究全圆弧母线修形、相交圆弧母线修形、相切圆弧母线修形和对数母线修形方式对滚子与滚道之间接触变形和应力分布的影响规律。结果表明:在相同载荷下,相切圆弧母线修形的滚子接触变形最小;相交圆弧母线修形和相切圆弧母线修形滚子存在接触应力集中现象;全圆弧母线修形和对数母线修形的接触应力分布均匀,对数母线修形滚子的接触应力最小。对数母线修形是4种方法中适合用于滚轮滚针轴承滚子素线的修形方式。