滾針軸承依靠滾道和(鋼球、滾子)的相互接觸來支承載荷,所以了解其接觸形態(tài)尤為重要。為此,讓我們首先觀察球與平面這一簡(jiǎn)單的接觸形態(tài)。如果載荷為零,則兩者以點(diǎn)相接觸,接觸區(qū)幾何點(diǎn)。如果載荷不為零,由于幾何點(diǎn)是沒有面積的,其應(yīng)力將成為無(wú)窮大。但能承受無(wú)窮大應(yīng)力的材料是不存在的,因此,兩者的接觸區(qū)將產(chǎn)生或大或小的變形,變成接觸面而承受載荷。如圖,球與平面的接觸區(qū)成圓形。
如果載荷不大,其變形將在材料的彈性極限內(nèi)進(jìn)行,接觸載荷后,球與平面都將恢復(fù)原狀,如果增大載荷,其接觸面隨之增大,變形中的塑性成分也將逐漸增大,此時(shí),即使解除載荷,變形額不能完全得到恢復(fù)而留下壓痕。
球軸承的接觸形態(tài)與上述比較相似,基于鋼球和滾道的形狀,承載時(shí)將形成橢圓形接觸面,一般情況下,滾動(dòng)軸承滾針軸承的接觸在彈性極限內(nèi)進(jìn)行,其接觸理論也在彈性范圍內(nèi)展開,接觸面的尺寸與兩接觸物體相比極小時(shí),這種接觸稱之為赫茲接觸。下面下我們利用赫茲的彈性接觸理論對(duì)球軸承內(nèi)部的接觸問題進(jìn)行計(jì)算。
載荷為零,以點(diǎn)相接觸的狀態(tài)稱為點(diǎn)接觸,球與平面、球與滾道就屬于點(diǎn)接觸。但施加載荷后,便以面向接觸。另外,諸如圓柱體與平面這樣的接觸且載荷為零,其接觸形態(tài)稱為線接觸,但施加載荷后,也將成為面接觸。