对于铁路货车来说，轴承偏载是个非常严重的问题，如果发现不及时很有可能会造成轴承直接损坏后不能恢复症状，也就是轴承无法在进行使用。下面本公司作为一站式服务行业综合性平台，为大家分享出有关轴承承载区内容分析，以及举例说明铁路货车圆锥滚子轴承偏载应力分解，希望对大家有所帮助。

轴承的承载区

轴承滚动体在不同位置的接触点处的变形量不同，反映了在各接触点上的接触载荷的不同。虽然在弹性范围内，载荷与接触变形量并不是线性关系，但是当载荷增大时，接触变形量也是增大的。

因此，可以判断，在下图所示夹角位置，接触载荷也是处于作用线上的接触点0°处最大，向两边逐渐减小。根据类似的分析，可以得出其他任一瞬问的载荷分布情况。各滚动体从开始受力到受力终止所经过的区域叫承载区。

我们知道轴承外圈固定在轴承箱内，因此可以定期更换轴承外圈承载区，达到延长轴承使用寿命的目的。

列举铁路货车圆锥滚子轴承偏载应力分解

以某35.7t轴重铁路货车双列圆锥滚子轴承为例基于ANSYS建立均匀载荷和偏移载荷下的轴承有限元模型分析滚子与内外圈之间的等效应力得出偏载应力对轴承接触应力的影响。结果表明:均匀载荷条件下滚子与内外圈接触应力分布均匀;而在偏载条件下会出现应力集中在一定范围内随偏载距离的增大应力集中越来越明显。

1、载荷分析

圆锥滚子轴承在运转过程中主要受轴向载荷和径向载荷以径向载荷为主轴向载荷为辅。列车通过弯道或道岔以及载货分布不均时，轴向载荷增大，滚子与内外圈产生接触偏移产生偏载效应。轴向载荷越大偏载效应越严重从而影响轴承的工作特性及寿命。
圆锥滚子轴承受力如图1所示( F_r为径向载荷 F_a为轴向载荷)。车体通过承载鞍传递给外圈的载荷垂直通过轴承外圈的横截面中心直线运行时，轴承主要受径向力轴向力较小;当通过弯道或道岔时轴承同时承受径向和轴向载荷。

列车轮受力平衡图如图2所示，F_v为车辆随机垂向动载荷; F_H为车辆随机横向动载荷;h为车辆载荷中心到轴颈根部距离(h=125 mm);b₁b₂为轴承载荷中心到车辆载荷中心距离( b₁ = b₂ =978 mm. )R为车轮半径; Q_H Q_v分别为车轮与轨道接触的约束力。车辆的随机动载F_v，F_H为

根据JISE 4501--1995铁路车辆轴 的强度设计方法》垂向动力系数a_v = 0.002 7υ 横向动力系数a_h=0.040+0.001 2υ，υ=120km/h；EN13103/EN13104规定的a_v，a_H分别为0.250.175；静载时a_v=a_H=0。以35.7 t轴重铁路货车为例根据(1)式得到轴承承受的径向载荷和轴向载荷见表1。

2、有限元模型

以某35.7t轴重铁路货车双列圆锥滚子轴承为例其结构参数见表2基于ANSYS建立轴承有限元模型分析滚子与内外圈之间的等效接触应力从而确定偏载对轴承接触应力分布的影响。

利用Pro/E进行建模再导人ANSYS主要分析静态径向载荷偏载对轴承接触应力分布的影响双列圆锥滚子轴承结构对称，载荷对称故仅提取滚子1/2 模型进行分析。单元类型为Sol-id186 工作过程中滚子与内外圈设置为面-面接触摩擦因数设为0.1目标单元和接触单元分别为TARG170 CONTA174。外圈采用全约束轴承中间截面采用对称约束。根据载荷位置的不同，载荷分为2种情况:1)施加均匀载荷：2)当载荷偏移时施加梯形载荷。

3、结果分析

不偏载情况下圆锥滚子轴承整体应力云图和滚子应力云图如图3所示载荷向左偏移1 mm时圆锥滚子轴承整体应力云图和滚子应力云图如图4所示。由图3和图4可知圆锥滚子轴承的最大接触应力在滚子与内外圈的接触区在同一偏载条件下各零件所受接触应力由大到小分别为滚子、内圈及外圈。滚子受力为瞬态力内圈为圆周运动外圈最大接触应力位置不变。内外圈材料相同，外圈失效率高于内圈和滚子。

分别建立载荷向左偏移123 mm及向右偏移123mm时的有限元模型并进行分析，得到轴承各零件的最大接触应力如图5所示(向左偏移为一向右偏移为+ )。由图5可知，随偏载距离增加，轴承各零件接触应力增大，滚子边缘接触应力增幅最大，外圈接触应力增幅最小。与均载相比，偏移载荷中心靠近滚子直径较小-端时(即图5中左偏载)，接触应力高于其靠近滚子直径较大一端时，更容易出现边缘效应，产生应力集中。当偏载距离过大时，会使轴承的接触应力超过疲劳应力，对轴承产生破坏。随偏载距离增大，滚子与内外圈应力集中越来越明显，轴承寿命减小，影响车辆的运行。因此，在列车运行过程中，过弯道时速度应减小，避免承载不均产生偏载效应。

4、总结

以某35.7 t轴重铁路货车双列圆锥滚子轴承为例，分析其在不同偏载距离下，滚子、外圈、内圈所受的等效应力，在偏移载荷下会产生应力集中，且随偏载距离增大应力集中现象越来越明显。若偏载距离过大，各零件所受接触应力超过疲劳应力时，会对轴承产生不可修复的破坏。