一、回转支承滚道接触载荷分布与静承载能力

作用于回转支承的载荷都可以看作轴向力 F _a 、径向力 F _r 、倾覆力矩 M 的复合作用，作用于滚道的滚球-滚道接触载荷也是由这些外部载荷引起的。实际上，求解滚道上的接触载荷分布也就是求解回转支承中每个滚球作用于滚道的接触载荷，这是对回转支承滚道静承载能力、运行性能、疲劳寿命、优化结构设计等深入分析和研究的基础。

由于存在初始间隙和接触变形，回转支承内部每个滚球在受载后的实际接触角是不同的，因而在一些工程经验公式中，通常假设每个滚球的接触角相同且等于未受载时的初始载荷。Antoine、Liao、Harris等人基于各几何参数之间的关系，推导出了单排四点接触球回转支承的接触载荷分布求解方法，这种方法在计算时考虑了受载后每个滚球的实际接触角。与普通轴承不同，回转支承通常工作于低速重载的场合，因此滚球运动的惯性力通常可以忽略，滚球-滚道接触载荷矢量方向通过滚球球心，假设滚球和内、外滚道接触的接触角也相等。随着计算机数值计算技术的发展，滚道载荷分布计算过程可以由计算机完成，在计算过程中同时考虑滚道各几何参数、滚球实际接触角，甚至轴承圈和安装基础的刚性，而这些在以前传统的计算中是无法详尽考虑的。Zupan、高学海等人开发了在滚道各几何参数之间的关系和赫兹接触理论的基础上开发了单排四点接触球回转支承滚道接触压力分布求解的模型。为了便于终端用户使用，Amasorrain等人建立了一个Excel宏，专门用于单排四点接触球回转支承滚道接触压力分布模型的。对于迭代求解，南京工业大学课题组开发了一套可以求解回转支承滚道接触载荷分布、静承载能力、疲劳承载能力、摩擦力矩的CAD软件。

前述的各种求解回转支承滚道接触压力分布模型都假设变形只发生于滚球-滚道的接触区域，而将整个轴承圈看作是一个刚性体。为将轴承圈的变形纳入考虑，许多研究者采用有限元法（FEM）求解回转支承滚道接触压力的分布。有限元建模的主要困难在于接触区域和整个回转支承的尺寸相差太大，无法划分合理的网格，为解决这个困难，Smolnicki、Daidié等人用非线性弹簧模拟滚球-滚道的接触行为，从而省略了接触区域的网格划分，同时提高了计算效率。

工程上通常认定回转支承静载荷下的失效准则为：滚道塑性压深不超过滚动体直径的万分之三，然而这在工程实践中很难判定（赫兹理论基于弹性接触的假设），虽然有限元方法可以实现滚球-滚道弹塑性接触分析，但是如果所有的设计和校核都依赖有限元方法显然是不实际的。也有研究者提出在设计中用最大许用赫兹压力（应力）来描述滚道的承载能力，比如美国可再生能源研究中心（NREL）定义风电回转支承球滚道静载许用赫兹接触压力为4200MPa，柱滚道静载许用赫兹接触压力为4000MPa，这为用赫兹理论设计和校核回转支承滚道静承载能力提供了可能，运用赫兹理论的前提是：已知滚球-滚道接触副的最大接触载荷。回转支承滚道接触载荷分布提供了回转支承滚道上每个滚球-滚道接触位置的接触载荷信息，可以明确滚道上最大接触载荷的位置和数值，为分析回转支承滚道静承载能力提供了依据。 Ynt7s2lmJ+K8CblJiutJDQrheq52fEgCJrAfaC0BJnuHv22g6+G7Ou8AKYC4W1B/