深沟球轴承安全接触角的MATLAB数值分析

深沟球轴承主要承受径向载荷,也可以承受一定的轴向载荷,轴向载荷过大会使钢球与沟道间的接触椭圆爬越挡边,产生应力集中,使轴承提早疲劳失效,因此存在安全接触角。通过理论分析,建立了深沟球轴承安全接触角的计算方程,并利用MATLAB软件对该计算方程进行编程,可以快速准确地计算出轴承的安全接触角。     

基于轻量化的角接触球轴承套圈挡边尺寸设计

基于滚动轴承的轻量化设计原则,根据角接触球轴承套圈滚道和滚动体之间的接触几何关系,建立了套圈挡边高度的计算模型,并结合赫兹点接触理论和轴承内部位移-变形协调条件给出了求解方法。以某高速角接触球轴承为例进行了计算并分析了工况参数对套圈挡边尺寸设计的影响规律,结果表明工作在重载荷工况下的轴承必须将挡边高度增大,而工作在高转速工况下的轴承其外圈挡边高度可以适当减小。分析结果可为轴承优化设计和失效分析提供参考依据。     

配对角接触球轴承静态力学特性

根据角接触球轴承实际的工作状态,建立背靠背配对安装形式的角接触球轴承接触模型,计算配对轴承在径向、轴向和力矩载荷联合作用下的载荷分布以及接触应力,并将理论值与Ansys有限元法得出的结果进行对比,验证计算结果的准确性。详细研究了在联合载荷的作用下,配对轴承静态载荷分布以及接触特性的变化规律。研究结果表明:配对角接触球轴承的内圈在联合载荷作用下发生位移,使载荷分布不均匀,接触应力主要集中在载荷对称线附近的部分钢球上,改变联合载荷会使两列轴承载荷分布规律以及接触特性发生变化。     

双列角接触球轴承的载荷分析

基于弹性接触理论,建立了双列角接触球轴承弹性接触模型,利用Neton-Raphson法计算了轴承钢球和滚道的接触载荷,分析了径向载荷、轴向载荷与力矩载荷作用下的接触载荷分布和接触角的变化。结果表明:受纯径向力时,两列轴承的承载情况相同;受纯中心轴向力时,仅单列轴承受载;当外载荷考虑力矩时,两列轴承同时受载,且载荷主要作用在一列轴承上;钢球与内滚道的接触载荷会随着外载荷的增大而增大,但接触角变化情况与它们的接触载荷大小并不直接相关。     

角接触球轴承静态刚度试验

角接触球轴承在径向、轴向以及力矩方向联合载荷作用下,内外圈将产生径向、轴向相对位移及相对倾角。这种弹性相对位移量的大小关系到轴承的使用性能。为了得到角接触球轴承静刚度,提出了角接触球轴承静刚度的测试方法。设计了测量装置,获取施加不同载荷作用下角接触球轴承的静刚度。分析结果表明:随着轴向载荷或径向载荷的增大,轴向变形或径向变形基本上呈现线性增长,轴向刚度和径向刚度呈现非线性增长;随着轴承尺寸的增大,轴承的静态刚度也增大。     

径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布和接触应力的影响

根据接触力学基本原理和滚动轴承设计基本理论给出了轴承载荷分布和接触应力的计算公式,应用滚动轴承载荷分布离散模型,通过编程求解轴承的载荷分布和接触应力。并以某电动机用深沟球轴承为例,计算不同径向游隙时全钢轴承和陶瓷球轴承的载荷分布和接触应力,结果表明：径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布的影响规律相似;在相同载荷下,陶瓷球和钢球的接触应力大小与轴承径向游隙密切相关,且存在最优径向游隙值。     

弹流润滑条件下的深沟球轴承径向刚度及油膜厚度分析

针对传统深沟球轴承弹流润滑条件下轴承径向刚度计算未考虑油膜润滑影响的问题,建立了深沟球轴承综合径向刚度的数学计算模型,基于C++编写计算轴承综合径向刚度和油膜厚度的程序,并分析了轴承径向载荷、转速及润滑油黏度对轴承综合径向刚度及套圈沟道与钢球的中心油膜厚度的影响。结果表明:随径向载荷的增大,综合径向刚度增大,中心油膜厚度减小;随润滑油黏度及轴承转速的增大,轴承综合径向刚度减小,中心油膜厚度增大。     

基于ADAMS轴承钢球与保持架冲击载荷分析

为研究滚动轴承不同冲击载荷下的动态性能规律,增强其抗冲击能力,延长使用寿命。以7305单列角接触球轴承作为分析对象,建立轴承的三维实体模型,再将其导入ADAMS软件中进行计算分析。采用ADAMS自带语言编写接触对程序快速定义接触副,使用step函数设置轴承载荷和转速工况。主要分析了不同轴向载荷、径向载荷、突变工况对轴承钢球与保持架冲击载荷的影响。分析结果表明,过小或过大的轴向载荷和较大的径向载荷,轴承钢球与保持架之间均会产生较大的冲击载荷。突变工况下,轴承载荷和转速变化幅度越大,变化时间越小,轴承的冲击载荷就越大。为以后的研究提供可靠的参考依据。     

机器人用薄壁角接触球轴承动态特性分析

机器人用薄壁角接触球轴承壁薄,易于发生较大形变。采用LS-DYNA软件建立了该轴承模型,进行轴承动态特性研究。研究发现,该轴承运转过程中,钢球组稳定运转但时而伴随有较大的速度波动和应力冲击;径向载荷承载区域及最大应力的变化总体都呈现先增加后减小,最终趋于稳定;钢球和内外滚道处的最大应力值及出现的位置一直处于动态变化,并非一直位于径向载荷指向的最下部,整体应力分布沿径载方向最下部处向两边呈波动递减的趋势。对轴承在不同转速、轴向载荷、径向载荷下的振动情况分析,应控制轴承的轴向载荷不超过2500N,径向载荷不超过轴向载荷的两倍,转速不应超过16r/s。     

载荷参数对球轴承性能的影响分析

基于多体动力学方法,建立了计及游隙、外圈结构弹性变形、钢球和套圈接触关系的球轴承多体接触力学模型,结合自定义接触力程序,运用ADAMS计算不同载荷参数下球轴承的静态性能的变化规律。计算了联合载荷作用下钢球和套圈滚道的动态接触力,分析了球轴承的预紧力、径向力和联合载荷对钢球与套圈滚道的接触力、载荷分布角、套圈中心的相对位移和接触角等的影响,并通过理论计算进行了验证。     

基于失效分析的角接触球轴承实际载荷计算

根据轴承外载荷和内部接触载荷之间的平衡条件及轴承内部接触变形和套圈位移之间的协调条件,建立了轴承载荷计算模型。结合失效轴承的实测参数作为约束条件,采用搜索求解算法给出了基于失效分析的角接触球轴承实际载荷的计算方法。以某燃气涡轮发动机转子系统前支点角接触球轴承为例,分析了轴承轴向载荷和径向载荷对轴承接触角的影响规律,通过计算得到轴承的实际载荷,并对附加载荷进行了讨论。分析结果可为角接触球轴承的故障归零分析及优化设计提供参考依据。     

深沟球轴承钢球温度变形对最大接触应力的影响

根据热传导原理得出深沟球轴承钢球瞬态温度分布,利用热弹性理论得出钢球瞬态应力、应变及位移的解析解,计算了钢球热变形产生的等效温度载荷,用赫兹接触理论计算了钢球和轴承内外圈之间的最大接触应力。滚动轴承钢球温度随着时间增加趋于稳定,钢球外表面比中心温度升高快。轴承钢球径向和切向应力在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,随着时间的增加趋于0。轴承钢球径向位移在温升开始时刻和球心附近变化剧烈,钢球各点的径向位移和半径呈线性关系。采用拟合公式计算不同工作温度下深沟球轴承内外圈最大接触应力误差小于3.98%。接触应力拟合公式为深沟球轴承的合理设计和选用提供依据。     

低速过载角接触球轴承载荷分布的研究

针对低速过载角接触球轴承的塑性变形,基于Palmgren半经验公式分析了载荷分布、接触角变化和钢球最大负荷。角接触球轴承的轴向载荷对工作接触角影响显著,而径向载荷影响微小。     

深沟球轴承径向游隙引起的钢球通过振动的分析

在低速、轻载工况下钢球通过径向载荷所对的位置时 ,深沟球轴承的内圈将产生由轴承自身几何结构所引起的径向振动———“钢球通过振动”。推导出了该振动位移量和频率的计算公式 ;分析了振动的规律和特性。并将之与另一类钢球通过振动———由轴承零件弹性接触变形所引起的内圈径向振动进行了对比分析。     

倾覆力矩对推力球轴承疲劳寿命的影响

由于滚动轴承标准中推力球轴承基本额定寿命的计算没有考虑倾覆力矩的影响,造成其误差较大,针对此问题,考虑了推力球轴承在轴向力和倾覆力矩作用下钢球的实际载荷分布,用Lundberg和Palmgren方法计算了轴承的疲劳寿命,并在此基础上拟合出了倾覆力矩与增量当量载荷之间的关系,对滚动轴承标准中推力球轴承基本额定寿命的计算公式进行了修正,计入了倾覆力矩的影响。修正后的寿命计算方法不仅简便,而且准确。     

轴承知识

正1滚动轴承的分类滚动轴承按滚动体形状可大致分为:球轴承和滚子轴承。球轴承按套圈结构可分为:深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承等;滚子轴承按滚子形状可分为:圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。此外,按承受的载荷方向或公称接触角不同,可分为:a.径向轴承——公称接触角为0°的向心轴     

角接触球轴承套圈斜坡测量方法改进

角接触球轴承不仅能够同时承受径向载荷和轴向载荷,作为支承使用时,角接触球轴承的径向和轴向还可以无间隙工作,因其装配不受填充角的限制,装球量比深沟球轴承多,能承受更大的载荷,因此,角接触球轴承广泛应用于各种机械行业。而角接触球轴承套圈斜坡的几何精度的好坏,直接影响到轴承的锁量值,决定了轴承质量的好坏,是轴承制造过程的重要环节之一,     

滚道形状对四点接触球轴承力学性能的影响

涡轮钻具用四点接触球轴承为特殊设计的非标轴承,其在恶劣的工况下高速旋转,需承受较大的轴向载荷和轻微的径向载荷,是涡轮钻具中最薄弱的环节,直接影响着涡轮钻具的性能和工作寿命。用Pro/E对涡轮钻具轴承滚道和钢球的接触进行三维建模后,利用ANSYS分析了轴向力作用下轴承内部的接触状态和不同形状滚道下钢球的变化和磨损,讨论了轴向力、滚道形状与钢球各参数之间的关系,从而得出了最佳滚道形状。     

基于Hertz理论的深沟球轴承动态接触分析

考虑深沟球轴承径向游隙、离心力等因素,在Hertz理论基础上提出一种分析计算深沟球轴承在径向载荷作用下的动态弹性变形量与动载荷分布的方法;并分析径向载荷、径向游隙对深沟球轴承动态弹性变形量与动载荷的作用规律。发现随着径向载荷的增大,轴承的承载区、最大动态弹性变形量及动载荷相应增大;随着径向游隙的增大,最大动态弹性变形量与动载荷也随之增大,而其承载区减小。对于按照动载荷能力计算深沟球轴承的许用载荷以及估计轴承弹性变形量具有一定工程意义。     

基于球-滚道非完全接触状态下的球轴承载荷分布计算及刚度特性研究

针对非完全接触状态下的球轴承建模及特性分析,提出新的初始位置假设,并结合球-滚道接触状态判定准则建立了不同载荷(轴向、径向及联合载荷)条件下高速球轴承的通用分析模型。在此基础上,运用球轴承刚度矩阵解析计算方法,构建嵌套式Newton-Raphson迭代算法,实现上述模型求解,并针对不同工况条件下的球轴承的内部载荷分布及刚度特性展开分析。计算结果表明,所得结果相比于Jones-Harris模型更具合理性和适用性,且轴承内部载荷分布及刚度特性受轴承外部载荷条件及内部接触状态共同作用,轴承内部接触区滚珠个数随轴承间隙、外部载荷及转速大小变化而改变,进而引起轴承刚度突变。此外,适当增加轴向载荷可有效改善轴承内部载荷分布及增加接触区滚珠个数。