风力发电机轴承温度场研究

目前,风力发电迅速发展,发电机组可靠性非常重要,而分析发电机轴承温度变化可控制发电机工作性能。分析轴承温度场的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。采用热网格法将发电机轴承系统温度节点离散化得到主要节点温度。利用传热学与摩擦学分析发电机轴承发热量数学模型,基于轴承工作状况,选择合适的轴承内部对流换热系数,在有限元软件下分析轴承内部稳态温度场的分布情况和热变形,得到了合理的轴承温度场云图,并分析了发电机轴承在风速突变转速下的温度场。     

基于热网络技术的轴承腔温度场分析

基于热网络技术,对发动机的轴承腔在实际工况条件下的温度场分布进行了研究,在对固体结构件、润滑油的热物性参数分析、工况条件和边界条件分析的基础上,通过求解包含23个节点温度值的方程组,获得了轴承腔的稳态温度场分布。     

高速精密角接触球轴承传热机理分析

以B7005精密角接触球轴承为例,分析了轴承的温度分布;在确定合理的边界条件下,利用ANSYS分析软件对轴承摩擦发热及传热机理进行分析和仿真,得到轴承摩擦热在轴承内部的传递和温度场分布情况,为进一步研究轴承摩擦热对高速转轴的速度性能等的影响提供理论参考,以提高轴承的寿命和可靠性。     

基于热网络法的电主轴热结构耦合计算

为了更准确地对电主轴系统进行温度场的预测,建立了综合考虑接触热阻、轴承热变形和气隙变化等因素影响的热网络模型和热结构耦合热网络瞬态温度平衡方程(简称热平衡方程)。首先计算了接触热阻、轴承热变形、电机的定子与转子由于热变形导致的气隙变化以及电机与轴承的生热;然后选择电主轴主要部件作为温度节点,建立了电主轴系统的热网络模型及热平衡方程;最终通过MATLAB软件编程进行热平衡方程的求解,得到电主轴各主要部件的瞬态温度变化情况,通过不断更新接触热阻、轴承生热和电机生热等热特性参数,对电主轴进行温度和结构变形的耦合计算。计算结果表明:在达到平衡状态前,电主轴运转的时间越长,轴承的温度越高,轴承生热功率越低;电机温度随对流换热系数增高而降低;考虑热特性参数变化的热计算所得到的结果更加准确。通过与相同条件下的热结构耦合仿真结果进行对比表明,该热网络瞬态温度模型(热网络模型)可以正确预测温度场分布。     

高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要.以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度.结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高...     

角接触球轴承传热机理及其对高速电主轴性能的影响分析

在传热学的基础上,建立了接触区等效热阻的角接触球轴承传热模型,并用离散热节点的方法建立热阻网络模型,提出了根据热能量守恒建立热节点微分方程对节点温度进行预测的方法,采用有限元法对电主轴及其轴承温度场进行仿真,并探讨了电主轴转速对轴承接触区等效热阻的影响,以及等效热阻对电主轴温度场分布的影响。结果表明:轴承接触区等效热阻对电主轴温度场分布有较大影响,电主轴转速越高,轴承接触区等效热阻越大,轴承组件中的热梯度越大,在高速精密电主轴热设计中接触区等效热阻不可忽视。     

基于热网络与数值仿真模拟的风电轴承瞬态温度分析

新疆达坂城风机齿轮箱的轴承温度超出限度是发生频率较高的故障之一，使用热网络法和数值仿真法分别计算轴承的温度变化并加以对比分析。热网络法首先计算风电齿轮箱轴承摩擦热量，分析轴承内部传热及其与外界换热行为，求解节点之间的热阻，然后根据能量守恒定律搭建瞬态温度方程组，形成风电齿轮箱输出轴轴承的热网络模型，最后利用Simulink求解各节点的温度变化。数值模拟法首先根据轴承尺寸建模，对模型离散化，然后根据实际运转情况确定轴承换热方式及换热量，最后计算各单元的温度变化，得到整体模型的温度变化情况。对比热网络法与数值模拟法，二者计算的轴承各节点温度误差很小，均适用于轴承温度的计算，但热网络法的计算速度远远高于数值模拟，并通过热网络法分析了不同工况下的轴承温度及其对轴承变形和接触应力的影响，结果表明：转速、径向载荷、环境温度提升均会引起轴承温度升高，温度升高会增大轴承的变形和接触应力。     

高速动车组轴箱轴承温度场分析

研究了圆锥滚子轴承的热分析理论,并在此基础上分别采用有限元仿真法和热网络法对圆锥滚子轴承的稳态温度场进行了分析,从宏观和微观两方面确定了轴承在工作过程中的温度场分布情况,得出轴承工作过程中温度最高点出现在轴承最下端的滚子与内圈接触处。     

考虑热诱导载荷和摩擦生热交互影响的高速角接触球轴承温度场分析

高速电主轴角接触球轴承内部的摩擦会使轴承温度升高,进而影响主轴的使用性能。为精确分析高速角接触球轴承的温度场,提出了一种考虑热诱导载荷和摩擦生热交互影响的轴承温度场分析方法。首先建立考虑差动滑动、自旋滑动、载荷以及润滑油黏性引起的摩擦的总摩擦生热量计算模型和热诱导载荷计算模型,然后分析两者之间的交互影响,最终基于有限元分析软件得到轴承稳态温度场,结果表明：稳态时轴承最高温度在球与内圈接触区域,球与外圈的接触区域温度较低;考虑热诱导载荷时差动滑动、自旋滑动以及载荷引起的摩擦生热量大于未考虑热诱导载荷,润滑油黏性引起的摩擦生热量无变化;考虑热诱导载荷时球与内圈的接触力及温升大于未考虑热诱导载荷。     

电主轴温度场与热变形的仿真与实验研究

以Setco 231A240型高速电主轴为研究对象,考虑了内置电机的损耗生热和轴承的摩擦生热,计算了电主轴各部分之间的传热系数,利用有限元软件Workbench建立电主轴有限元模型,分析得到了电主轴在不同因素影响下的温度场分布,基于电主轴热-结构耦合关系分析得到了温度影响下电主轴的热变形。仿真结果显示,较低转速下电主轴转子温度最高,转速对电主轴温度影响较大;电主轴头尾部热变形较大,主要为轴向变形。最后,将温度场仿真数据与实验数据对比,验证了仿真分析的准确性。     

基于热网络法和有限元法的柔性轴承热分析

在谐波齿轮传动中,柔性轴承内外圈随着波发生器的旋转不断发生弹性变形,因摩擦及润滑油黏性剪切生成大量的热,引起轴承系统的温升,从而影响柔性轴承的传动性能及疲劳寿命。全面考虑柔性轴承的特殊性,通过对其内部受载的受力分析,得出较为精确的柔性轴承发热量计算方法。采用热边界条件,研究其各零件热量的产生和传递关系,分别应用热网络法和有限元法对其开展稳态热分析,得到其温度场分布,并进行结果的对比。研究结果表明,柔性轴承内圈及外圈工作过程中的温度分布具有对称性,且最高温度区域出现在内圈滚道处,次高温出现在滚动体上,外圈温度略低于内圈温度。     

径向磁力轴承的温度场分析与计算

磁力轴承一般都安装在密封的壳体内,通风和散热条件差,系统温度过高会导致转子部件热膨胀．产生热应力或改变磁力轴承定子与转子间的间隙,从而降低系统的可靠性。采用ANSYS热分析模块对径向磁力轴承进行温度场数值分析,在考虑传导和对流的传热方式基础上,建立径向磁力轴承热态分析有限元模型,得到了径向磁力轴承的温度场分布,利用HY-2988G红外热像仪测量了径向磁力轴承的温度场分布,实验测值与分析所得温度值基本相符。为径向磁力轴承的热设计及总体结构设计提供了重要依据。     

数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析

以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律;根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果,对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析,得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律,从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。     

兆瓦级永磁同步发电机温升的数值计算研究

针对兆瓦级永磁同步发电机设计中采用温度敏感性永磁材料的温升控制,基于等效热路法和温度场法,根据永磁同步发电机的等效热路图计算了其内部温升。重点研究了以电机内温升为边界条件的定子端面温度场的数学模型,采用有限差分法求解温度场模型,得到了电机定子端面的热导矩阵;通过Jacobi迭代,得到电机内冷却空气进、出口处的定子端面温度场。数值计算的结果表明,冷却空气出口处定子端面温度场的温度梯度明显高于冷却空气的入口端,其温度极值低于牌号N42SH的钕铁硼永磁材料最高工作温度,定子内绕组最高温升亦低于F级绝缘电机的温升限值。研究结果对兆瓦级永磁同步发电机的设计、样机试验提供了理论依据。     

滚动轴承温度场研究的现状和展望

高速滚动轴承的温升及温度分布状态直接影响着主轴—轴承系统的工作性能和使用寿命。滚动轴承转速的不断提高,则会导致轴承摩擦生热急剧增加,如果热量得不到及时有效地散发,轴承内部的温度将会异常升高。温度过高则会导致轴承内部零件表面灼伤甚至相互胶合、咬死而早期报废,后果十分严重。因此,随着主轴—轴承系统转速的不断提高,滚动轴承内部的温升及温度分布已经成为需要考虑的重要指标。我们对高速滚动轴承的发热机理、传热过程及温度分布三个方面分别进行了深入地分析和探讨;详细阐述了国内外学者对轴承热分析研究的现状及存在的主要问题;并对未来滚动轴承温度场的研究进行了展望。     

基于热网络法的行星减速器温度场研究

通过对行星减速器中的齿轮、轴承等摩擦副的生热分析以及对减速箱整体的传热分析,借助热网络法,获得行星减速器工作过程中的温度场数据.分析热源与各节点热量的产生和传递关系,确定减速器中的最高温度及其所在位置,探索实际工作过程中由于温度上升、热栽荷集中而导致齿轮齿面、轴承中滚动体和滚道表面胶合的原因,揭示其发热机理,预测系统的...     

基于热网络法的列车轴箱轴承热分析

分析了圆锥滚子轴承的摩擦热来源,在此基础上以脂润滑下的CRH3列车用轴箱圆锥滚子轴承单元130/240-B-TVP为研究对象,通过热网络法建立圆锥滚子轴承的热节点的平衡方程组,采用牛顿-拉夫逊迭代法求解进行热分析,研究了各热节点随着径向载荷和运行速度的变化趋势,并得出了圆锥滚子轴承在工作过程中温度最高点和最低点分别出现在滚子与轴承内圈接触处和主轴上.     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度场分布进行了数值模拟分析,得到了轴承与轴承腔体的温度场分布.并进一步研究了供油量、润滑油粘度、轴承转速和载荷对轴承温升的影响,得到了油气润滑参数等与轴承温度场热平衡之间的关系.结果 表明:轴承转速与径向载荷是影响高速滚动轴承生热量与温升的主要因素,轴承内部温度场分布不均匀,对于特定工况存在最佳供油量与润滑油黏度使轴承温升最小.     

进给系统滚珠轴承热特性分析

为了研究数控机床滚珠丝杠进给系统成对安装的角接触球轴承其工作状态下热特性,精确计算滚珠轴承热源和轴连部分的温度场。建立轴承的准静态模型,考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素,利用牛顿-拉弗逊法求解,继而计算轴承系统的发热率。根据数控机床轴承部件的结构特点,建立其有限元模型,使用ANSYS软件计算轴承系统的温度场,研究轴承部件内部发热特点,实现精确预测工作状态下进给系统滚珠轴承热特性。研究为机床滚珠丝杠进给系统的热误差建模和热动力学分析奠定有力基础。     

基于摩擦影响的圆柱滚子轴承温度场分析

以圆柱滚子轴承为研究对象,采用ANSYS Workbench软件对其进行静力学分析得到滚动体在不同位置与内滚道的接触应力;采用ADAMS软件对其进行动力学分析得到滚动体在不同位置与内滚道的摩擦力与正压力,进而通过Workbench分析得到滚子与内滚道的接触应力。根据静力学分析和动力学分析得到的接触应力分别求得轴承内部的摩擦热量,分析轴承的温度场。结果表明:轴承最高温出现在径向方向最下端的滚子与内滚道接触的位置;摩擦热流量与对流换热系数是影响轴承温度的2个主要因素;基于动力学得到的轴承温度场分布更加符合实际情况。