螺栓及其预紧力对大型转盘轴承接触载荷分布的影响

研究了转盘轴承钢球的简化方法以及螺栓预紧力的模拟方法,建立了无螺栓和有螺栓转盘轴承的简化模型,并对其进行了静力学仿真分析。结果表明:有螺栓模型的接触载荷最大值略大于无螺栓模型的接触载荷最大值,随着螺栓预紧力的增大,接触载荷分布越来越均匀,螺栓预紧力对接触载荷分布的影响越来越小;钢球与沟道之间的最大接触载荷与螺栓预紧力成反比。     

螺栓预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响研究

通过弹簧单元和杆单元模拟轴承滚动体与沟道间的接触,对螺栓进行简化,并采用预紧力单元法施加螺栓预紧力,建立带有螺栓的转盘轴承有限元模型,研究非均布预紧力对转盘轴承内部载荷分布的影响。研究结果表明:滚动体与沟道之间的的最大接触载荷与螺栓预紧力成正比,非均布螺栓预紧力能够减小滚动体的最大接触载荷,进而为安装转盘轴承提供理论支持。     

变桨轴承钢球/沟道接触载荷分布规律

工程实践表明,安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等各种因素对风力发电机变桨轴承的运行性能有显著影响,钢球/沟道接触载荷分布规律是研究转盘轴承运行性能、承载能力及寿命等的基础。讨论了一种用弹簧单元模拟钢球/沟道接触的有限元建模方法,并给出了应用实例,研究了安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等对变桨轴承钢球/沟道载荷分布规律的影响。     

大型变桨轴承载荷分布的有限元分析

在实际工程应用中,大型风电变桨轴承的结构多为双排四点接触球轴承,其受力巨大,工况恶劣,掌握其载荷分布规律对于提高变桨轴承的性能和可靠性有重要意义。利用ANSYS Workbench软件,对变桨轴承进行了三维建模,对其进行了静态接触力学分析,研究了变桨轴承的载荷分布规律,以及螺栓预紧力、模拟工况条件对变桨轴承载荷分布的影响。结果表明,变桨轴承中钢球与沟道间的最大接触载荷随螺栓预紧力的增大先减小后增大,工况条件下,变桨轴承会发生扭转变形,对载荷分布有较明显的影响。     

安装螺栓对风电变桨轴承套圈结构变形的影响

风电变桨轴承的安装方式不同于传统轴承,在受载时,套圈存在结构变形。采用非线性弹簧替代球与沟道的接触,梁单元替代轮毂与变桨轴承以及叶片与变桨轴承之间的安装螺栓,建立有限元模型,计算轴承的载荷分布,并与传统计算方法对比,验证了有限元模型的正确性;同时讨论了螺栓预紧力及螺栓个数对变桨轴承套圈结构变形的影响。结果表明:套圈存在径向平面内的弯曲变形以及轴承截面的扭转变形,随预紧力降低,螺栓个数的减小,轴承套圈径向平面内的弯曲和截面扭转越来越显著。     

专用汽车举升机构支撑轴承滚道的载荷波动特性研究

传动系统的载荷波动是引发设备疲劳的重要因素,而疲劳失效是设备失效或损坏最为常见的失效模式;以某专用汽车举升机构传动系统为研究对象,建立传动系统主要零部件三维模型,运用有限元及振动频率检测的方法,系统分析了传动系统螺栓设计对传动系统支撑轴承滚道载荷波动特性的影响。研究结果表明:传动系统中的螺栓预紧力会改变支撑轴承滚道的接触变形,影响支撑轴承的接触载荷;在螺栓预紧力和外载荷共同作用下,支撑轴承接触载荷循环波动大,降低传动系统支持轴承疲劳寿命。增加支撑轴承套圈的壁厚、减小螺栓的预紧力、增加螺栓孔与支撑轴承之间距离等方面的优化,可以有效减小传动系统支撑轴承循环波动载荷,从而提升传动系统疲劳寿命;优化后的传动系统振动小于优化前。该研究为传动系统综合传动性能的提升、支撑轴承疲劳寿命的提高提供理论依据。     

预载荷下转盘轴承接触载荷的研究

给出预载荷下转盘轴承的几何模型,利用几何位移关系求出了轴承接触角以及接触应变量,根据轴承内圈受力平衡关系,分析了不同预载荷下接触载荷的分布关系。结果表明:一定的预载荷可以增加轴承钢球与滚道的接触数目,使载荷分布更加均匀,减小了滚道工作面的磨损。     

某柴油发动机主轴承盖螺栓的动力学性能分析

主轴承盖螺栓作为发动机中重要的紧固零件,因工作中承受着复杂的动态激励载荷容易发生疲劳失效。在考虑装配预紧力、曲柄连杆惯性力和气体作用力的情况下,采用有限元方法建立了主轴承盖螺栓联接结构动态分析力学模型,分析了主轴承盖螺栓在复杂激励载荷下的应力分布特点,探讨了装配预紧力、曲柄连杆惯性力和气体作用力等重要工作参数对螺栓螺纹牙根部和最大应力截面中心区域应力分布的影响。结果表明,气体作用力是主轴承盖螺栓重要的外部冲击载荷;主轴承盖螺栓最大应力截面中心区域等效应力随着预紧力的增加而增大;工况(转速)对主轴承盖螺栓的受力影响不显著;螺纹牙根部最大应力区域径向等效应力在螺纹牙根部附近急剧下降,其后至螺纹中心逐渐减小。研究对主轴承盖螺栓可靠性和疲劳寿命设计具有一定的理论参考价值。     

影响变桨轴承套圈及螺栓强度的因素分析

基于有限元分析方法,建立了某2.5 MW风电机组"叶片-螺栓-变桨轴承-螺栓-轮毂"的整体有限元模型,分析了螺栓预紧力、螺栓连接面摩擦因数和垫片高度对变桨轴承套圈及其连接螺栓应力的影响,结果表明:螺栓预紧力、垫片高度对轴承套圈及连接螺栓的最大应力和疲劳损伤最大值影响较大;结合面摩擦因数对连接螺栓疲劳损伤最大值影响较大,对连接螺栓的最大应力、轴承套圈的最大应力和疲劳损伤最大值影响较小。     

载荷和几何参数对单排四点接触球轴承载荷分布的影响

转盘轴承载荷分布分析是转盘轴承承载能力分析、承载曲线绘制、转盘轴承设计和选型的基础。首先建立轴承的静力学模型,求解出轴承在不同载荷下的载荷分布,其次分析了轴承在不同载荷状态下的载荷分布特性以及转盘轴承参数对载荷分布的影响。结果表明,转盘轴承在不同的载荷状态下,轴承两个接触滚道上的载荷分布特性不同,增大接触角、减小沟曲率半径系数,轴承滚道上的接触载荷有所降低,有利于提高轴承的承载能力。     

主轴轴承最小预紧载荷的计算

建立了高速主轴轴承定压预紧状态下钢球的力平衡方程及轴承的力平衡方程 ,并分析计算了不同径向载荷、力矩载荷和旋转速度下钢球与内圈不发生脱离的最小预紧载荷 ,结果表明 ,选择合适的预紧载荷不仅取决于主轴单元刚度和速度要求 ,而且取决于主轴轴承外加载荷。附图 4,表 1个 ,参考文献 5篇。     

预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值方法研究

基于螺纹连接的精细有限元模型,提出了预紧力状态螺栓连接结构动力学响应的一种数值模拟方法。针对螺纹接触,采用常规接触面定义方法定义了两组螺纹接触对,以对称罚函数法处理螺纹接触,并采用指数型接触压力-过盈关系;在已建立螺纹连接旋转模型条件下,采用直接在六角螺母的一对侧面上直接施加力偶矩的方法定义预紧力载荷,较传统方法更简单,且与实际更相符;采用先进行纯预紧力状态下的静力学响应分析,再将分析结果作为动力学响应分析的初始构型的方法,解决了预紧力载荷静态响应和冲击载荷动态响应间的静动耦合问题。最后,针对预紧力状态下口型含螺栓连接结构在钢球撞击下的响应问题,采用该方法进行了动力学响应分析,并将计算结果与实验结果进行了比较。误差分析结果表明,小球3 m和5.5 m跌落撞击条件下,应变响应前两个波脉宽以及幅值,计算结果与实验结果误差在20%以内。     

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。     

掘进机转盘轴承螺栓连接可靠性试验

转盘轴承作为掘进机的重要部件,其连接可靠性直接影响设备整体性能及施工效率。通过对掘进机转盘轴承螺栓断裂状态及裂纹变化趋势的分析认为螺栓松动而无法为被连接件提供有效的预紧力,在掘进机截割过程产生的交变作用力下发生疲劳断裂是螺栓断裂的原因。采用试验的方式,分别从螺栓应变、螺栓预紧力矩以及拧紧工艺等方面对转盘轴承螺栓的拧紧过程进行详细的分析,并根据故障原因给出了提高拧紧力矩,实行快速拧紧和采用施必牢螺纹的解决方案,彻底解决了转盘轴承螺栓断裂问题。     

风力发电机变桨轴承强度分析及影响因素

以某MW级风电机组双排四点接触球转盘轴承为例,采用ANSYS有限元分析软件建立叶片-轴承-轮毂的整体有限元模型,将钢球与沟道的非线性接触等效为弹簧单元,进行轴承结构强度和接触强度校核计算,该分析方法可减少大规模的接触计算,提高变桨轴承计算效率。对轴承宽度、加强盘厚度、轴承外径、沟道位置、预紧力等影响参数进行了研究,结果表明：增大轴承宽度、外径以及适当增加预紧力,有利于提高变桨轴承的静承载性能及疲劳性能;适当增大加强盘厚度,可有效提高变桨轴承沟道边缘的承载能力;沟道位置下移,可有效改善变桨轴承套圈的疲劳强度。     

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。     

风力发电机组后轴承座与前端盖连接螺栓预紧力分析

双轴承结构的双馈风力发电机组,前主轴轴承主要承受径向载荷,后主轴轴承主要承受轴向载荷。文中采用有限元分析方法,依据后轴承座与前端盖连接螺栓在施加预紧力及外载情况下,既保证轴承与轴承座无分离,又满足前端盖和连接螺栓的强度要求,通过多组预紧力分析计算,确定螺栓的预紧力范围。同时通过分析计算可看出,前端盖采用屈服强度大的材料,可提高螺栓预紧力的范围。     

风机叶片根端连接螺栓的参数化建模及分析

利用有限元分析软件ANSYS参数化设计语言即APDL,高效快速建立参数化风机叶片连接部分的有限元模型。通过高强度叶根螺栓连接叶片根部和变桨轴承外圈,并对螺栓施加一定的预紧力。在预紧力和外部载荷共同作用下,ANSYS进行接触非线性计算,对叶根螺栓进行静力结构分析和强度校核,为叶片根端连接的设计优化提供指导。通过该方法可以提高叶片根端模型建模效率,缩短连接螺栓设计及校核周期。     

考虑界面端应力奇异性的螺栓连接支承面接触压力计算模型

将螺栓连接支承面接触问题简化为集中载荷和力矩耦合作用的有限刚度平头压模接触问题,利用BOGY特征值方程,分析双材料界面端应力奇异性发生的几何条件;依据GLADWELL接触力学理论,构建集中载荷和力矩耦合作用下平头压模接触压力计算模型,利用此模型分析螺栓预紧力、装配间隙和被连接件材料对螺栓连接支承面接触压力分布的影响规律。结果表明：在规定预紧力范围、装配等级和常用被连接件材料下,螺栓连接支承面不会发生退让接触,而界面端部出现明显的应力奇异性,其中预紧力变化对界面端应力奇异性强度影响不明显,但装配间隙和被连接件材料的变化对界面端应力奇异性强度影响显著;当被连接件材料弹性模量大于螺栓材料时,支承面内侧应力奇异性强度大于外侧,反之内侧应力奇异性强度明显小于外侧。此外,以平头压模为算例,采用有限元法验证了构建模型的准确性。     

基于弹塑性有限元方法的转盘轴承材料许用接触应力研究

建立了转盘轴承材料许用接触应力测定试验的弹塑性有限元模型,通过Hertz理论和弹塑性有限元模型分析,分别得到不同载荷作用下的接触应力以及对应的压痕深度,采用回归分析法建立了接触永久变形与钢球直径之比对接触应力的关系方程。经试验验证,转盘轴承材料许用接触应力的弹塑性有限元方法是可靠的。