滚动体与滚道的线接触状态

　　线接触是指不承受载荷时两物体呈直线或曲线接触。两物体呈线接触状态时，在载荷作用下，接触线在与接触法线垂直的平面的投影为一矩形面，接触面的长度为l，接触面的宽度为2b。图（1）

图（1）线接触及接触应力分布

　　在理想的线接触状态下，接触区只有在两个轴线互相平行的无限长的圆柱之间实现，在两个长度相同的的有限长圆柱体的接触中，在接触线的两侧面随着与轴线的距离的增加，接触应力逐步减少。而沿滚动体长度方向的应力分布是均匀的，但在实际接触中，轴承滚动体的长度一般都略小于滚道的长度，因此在载荷作用下滚动体端部接触部位，因滚动体端部外的滚道面受到张力作用的影响，导致滚动体接触端部的应力高于接触中部，这种现象称为边缘应力图（2）。边缘应力对滚动轴承的使用寿命是不利的，因此对线接触的滚动轴承的滚动体的母线或套圈滚道的母线一般都进行修正以减少或消除边缘应力。

　　合理的修正线接触；当接触椭圆长轴在 ly<2a<1.5ly时为修正线接触。当2a＞1.5ly称为线接触，此时将发生边缘应力现象。

　　圆锥滚子与圆锥滚道的线接触区域的接触面积是梯形，接触区域的半宽度b是梯形接触面的平均宽度之半。

　　图2是圆柱滚子纯线接触状态下的接触应力分布，其明显的特征是圆柱滚子边缘接触处的材料受到拉应力作用导致应力叠加，产生边缘应力集中现象。此时的边缘应力发生在滚道面上，滚道的早期疲劳将出现在滚道与圆柱滚子接触的应力集中区域即边缘拉应力的集中区域。

　　图（2）圆柱滚子纯线接触状态下的接触应力分布

　　如图2中的圆柱滚子轴承的滚道面因其他原因如油沟宽度过大，导致滚道面的接触长度小于圆柱滚子的母线时，边缘所产生的应力将转移到滚子边缘，导致圆柱滚子边缘承受拉应力，在这种状态下，滚动体的边缘将会出现早期疲劳的损伤。因此对于线接触的滚子轴承的接触母线的修正可以在滚动体上，同时也可以在内、外滚道的滚道面上。

　　线接触状态的边缘应力集中是一个明显影响线接触轴承寿命的主要因素之一。对于如何改善和减少表面边缘应力集中现象，对线接触处的母线修形是一个重要而有效的措施，图3是对圆柱滚子母线修形对接触应力分布的影响比较。

　　图3表明：对线接触的直线形母线进行边缘的圆弧形修正、倒角形修正都可以在一定程度上改善应力分布与减少边缘应力集中现象，但对直线母线进行对数形修正却可以达到为理想的表面接触形态及应力的合理分布。这种对数形的母线修正的接触状态在接触处发生异常时（滚动体倾斜、轴承安装不良）其优越性能更加明显。同时线接触轴承的滚动体的对数曲线修正已明显改善了接触处的润滑状态，有效地减少摩擦与磨损。目前对数曲线的修正已广泛地应用在滚动体中，同时在一些特殊场合对内、外滚道也作相应的母线修正。

图（3）多种母线修正对接触应力分布比较

　　凡滚动体母线呈“直线”形的向心与推力轴承，理论上在滚动体与滚道接触处的轴线接触区域内的接触应力除接触边缘外都可以认为是均匀的，这是线接触轴承与点接触轴承根本的区别。但对运动状态的敏感性，线接触轴承远远大于点接触轴承。当线接触轴承的滚动体的轴线与轴系的中心轴发生任何角度的微小变化（倾斜、扭斜等），都会引起接触区域的运动状态、接触应力的明显变化。随之接触处的摩擦、磨损也会发生差异，导致局部的早期疲劳剥离与失效。