滚动轴承接触疲劳失效的影响因素及其研究现状

滚动轴承接触疲劳失效是滚动轴承的主要失效形式之一。本研究以轴承的制造过程和服役过程为主线，从材料质量、加工工艺、热处理质量、表面状态、润滑状态、设计与装配、服役环境及条件等方面，概括滚动轴承接触疲劳失效影响因素的研究现状，并展望其发展趋势。研究认为，滚动轴承接触疲劳失效是多因素耦合作用的结果，提高滚动接触疲劳寿命应从轴承全寿命周期，包括设计、制造、精度控制以及润滑、装配、服役等各方面进行控制。由于服役特征不同，滚动轴承接触疲劳失效分析必须针对具体失效轴承进行综合分析，才能采取有效的预防措施。     

基于ADAMS和ANSYS的高速冲床轴承可靠度预测

高速精密数控冲床轴承的可靠度直接决定冲床整机的工作稳定性。传统可靠性计算需要大量实验数据且实验条件实现困难,通过运用ADAMS以及ANSYS软件对冲床传动系统进行柔性体动力学仿真,获取各个滚动轴承在机床运作过程中的受力载荷谱,并在此基础上计算轴承的使用寿命以及在所需寿命下的可靠度,为高速冲床的整机可靠性分析提供数据依据和理论基础。     

基于MATLAB GUI的角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计

滚动轴承是机器中广泛应用的零件之一,依靠滚动体和滚道间的滚动接触来支承转动零件,轴承的使用寿命是轴承质量的重要衡量指标。针对滚动轴承失效形式主要是疲劳点蚀,往往采用接触疲劳寿命来反映轴承寿命,它综合考虑了轴承材料、接触特性等因素,更符合实际工况。采用MATLAB GUI软件平台完成角接触球轴承接触疲劳寿命计算系统设计,该系统使用方便,只需输入相关参数,便可计算出接触疲劳寿命、最大接触载荷和最大接触应力等参数,结果可在系统界面显示或输出txt文件和excel表格。该系统大大缩短了轴承寿命计算周期,提高轴承设计效率和精度。通过多次工程设计验证,该系统高效可靠,为工程设计中其他复杂计算系统的开发提供了参考。     

极限载荷下滚珠丝杠疲劳弹性寿命可靠性分析北大核心

为了提高极限工况下滚珠丝杠副的可靠性,对滚珠丝杠副疲劳弹性寿命可靠性进行了研究。根据现有的丝杠疲劳弹性寿命模型,基于不确定理论首先建立同时随机不确定性和认知不确定性的疲劳弹性寿命可靠性分析模型;引入两层参数不确定算法,并进行仿真计算,最后研究了各参数及其不确定度对寿命可靠度的影响程度。研究结果表明,参数的不确定性对可靠度影响较大,通过开展可靠性试验,发现试验结果与模型计算的可靠度非常接近,证明了模型的可行性。计算结果表明,轴向载荷的不确定性影响最小,其次是导程、滚珠直径、节圆直径、适应比,接触角的不确定性影响最大,且不确定度越大,对可靠度影响越大。     

滚动轴承疲劳失效故障的数字孪生虚拟实体建模

针对目前基于数据驱动和机制建模的滚动轴承故障诊断方法的不足,提出一种针对疲劳故障的滚动轴承数字孪生虚拟实体模型。基于L-P疲劳失效理论,对滚动轴承全寿命周期的振动响应进行建模。在轴承五自由度非线性滚动振动模型的基础上,考虑滚动体-滚道冲击力的影响,对滚动轴承内、外圈局部缺陷模型进行改进,并提出一种滚动轴承次表面裂纹早期故障模型,从而建立了疲劳失效下的滚动轴承全寿命数字孪生虚拟实体模型。该模型可表征轴承疲劳故障的产生、发展到严重的全过程。对不同类型的轴承疲劳故障虚拟实体数据进行了分析,验证了所建模型的正确性和有效性。     

残余奥氏体对滚动轴承疲劳寿命的影响

分析滚动轴承表而疲劳剥落失效机理和残余奥氏体对疲劳寿命的影响,确定控制残余奥氏体含量的热处理工艺,进行残奥最测试与轴承疲劳寿命试验.结果表明,残余奥氏体含量为12%时,轴承的疲劳寿命较高.     

基于ANSYS的高速冲床连杆疲劳可靠性分析

根据疲劳失效准则建立了高速冲床连杆疲劳可靠性分析的极限状态函数;考虑连杆的材料强度、疲劳系数及载荷等参数的随机性,利用ANSYS的概率设计功能,采用蒙特卡洛法对其进行疲劳可靠度计算、灵敏度求解,验证了连杆的疲劳可靠性,得出了影响连杆疲劳可靠性的主要因素,并据此对现有设计提出了改进建议。结果表明:采用ANSYS的概率设计功能对高速冲床连杆进行疲劳可靠性分析是可行的,为连杆的结构可靠性设计提供了新思路。     

锤杆疲劳强度的可靠性设计

根据2t模锻锤的载荷谱,运用R—S—N曲线,提出了锤杆疲劳强度的可靠性设计理论。通过计算,建立了锤杆在一定应力谱下,疲劳寿命与可靠性的定量关系式,指出了提高锤杆疲劳寿命和可靠度的有效途径。文中的理论和方法同样适用于锻压机械其他主要构件的疲劳强度可靠性设计。     

基于ANSYS的高速角接触球轴承温度场分析

针对不同工况下热效应对高速角接触球轴承疲劳寿命研究的不足,首先对一般角接触球轴承进行了动力学分析;其次在ANSYS中建立了7008C轴承的有限元模型,并通过电主轴测温试验验证了模型的可靠性;最后综合分析了7种工况下载荷、转速对轴承温升的影响。得出随着转速升高或轴向载荷的增大,轴承的发热量增大,温度升高,润滑油的粘度降低,径向载荷对轴承的发热量及温升影响不明显。结果符合实际,为进一步轴承疲劳寿命的研究奠定了基础。     

8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳试验研究

为了评价当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳性能,以9.525 mm直径的8Cr4Mo4V材料钢球为研究载体,采用五球疲劳试验机开展不同应力水平下接触疲劳试验,对试验失效钢球通过失效模式与失效断口演变形式分析,确定试验数据有效性,同时提出简单程序数据处理方法对试验数据进行分析,获得不同失效概率下的钢球疲劳寿命并形成P-N疲劳曲线。结果表明:当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳寿命是国外1992年试验国外材料钢球疲劳寿命的3倍以上;通过对9.525 mm直径8Cr4Mo4V材料钢球疲劳试验数据分析,求解出应力寿命函数的待定系数,可预测出不同应力水平下的接触疲劳寿命。     

GCr15轴承钢接触疲劳次表面裂纹的跟踪观察SCIEI

本文在对轴承钢接触疲劳剥落过程进行连续追踪观测的基础上,推导了次表面裂纹扩展的估算公式。理论分析和试验结果表明,接触疲劳寿命与次表面裂纹扩展角之间存在着明显的对应关系。并对残余压应力和残余奥氏体可以提高接触疲劳寿命的原因提出了新的解释。     

焊接结构模态结构应力法程序开发及工程应用

主S-N曲线法作为疲劳计算的新方法在焊接结构疲劳分析中被广泛采用.为了实现该方法在试验载荷下基于稳态动力学计算结果开展焊接结构疲劳寿命预测,首先引入台架模型作为边界条件,实现将试验载荷作为仿真分析的输入,基于模态叠加法的稳态动力学理论获得较准确的焊缝动态响应.其次在主S-N曲线法的准静态计算流程基础上,扩展其内涵,提出基于模态结构应力叠加的动态结构应力计算方法,该方法将稳态动力学计算的模态坐标与焊缝的模态结构应力进行叠加,实现动态结构应力计算及动态等效结构应力计算,再采用主S-N曲线进行寿命评估预测.进一步开发了焊接结构模态结构应力法疲劳评估软件,基于该软件开展了车体疲劳评估和疲劳试验对比.结果表明,该方法比传统方法更能有效地识别出动态加载下车体的疲劳破坏部位,验证了该方法在试验动态载荷加载下开展焊接结构疲劳评估的有效性和优越性,为研究焊接结构疲劳寿命评估理论和拓展主S-N曲线法提供了技术基础.     

多级载荷作用下的疲劳寿命可靠性计算方法SCIEI

以不同应力水平下的破坏率相等进行损伤等效转换出发，建立了新的非线性累积损伤模型。在此基础上，得出疲劳寿命服从对数正态分布时多级载荷下的疲劳寿命可靠度计算方法。最后讨论了Ｐ─Ｓ─Ｎ曲线是幂函数和指数函数时的计算公式。     

滚道椭圆化对高速角接触球轴承接触特性及疲劳寿命的影响

针对制造公差和装配误差导致轴承滚道的椭圆化变形,分析了角接触球轴承滚道的径向偏差。依据赫兹接触理论和滚道控制理论,在考虑惯性载荷的情况下,建立联合载荷下角接触球轴承滚道椭圆化的拟静力学模型,研究外轨道椭圆化对轴承接触特性的影响机制;用改进的L-P理论估算轨道椭圆化轴承的疲劳寿命。结果表明:滚道椭圆化程度越大,部分滚动体的接触参数发生突变越剧烈,轴承的接触刚度和疲劳寿命越小;滚道椭圆化对疲劳寿命影响较显著,沿椭圆长轴方向施加径向载荷时轴承寿命降低较慢。该研究为多工况下轴承的设计和应用提供理论分析依据。     

粉末冶金涡轮盘裂纹扩展可靠性分析方法

以粉末冶金夹杂裂纹扩展寿命预测理论为基础，建立了裂纹扩展可靠性分析的剩余强度干涉模型与寿命干涉模型。采用改进一次二阶矩法分析单个夹杂裂纹扩展的可靠性。为了分析多个夹杂裂纹扩展的可靠性，提出了随机裂纹位置的均值等可能分布的多裂纹分布模型，与随机裂纹位置的均值处在夹杂所占体积中心的多裂纹分布模型相比，本文模型更偏于安全，且适合于工程应用。所提方法被应用于计算某粉末冶金涡轮盘裂纹扩展的失效概率，分析结果表明夹杂位置距离表面较近的裂纹引起的失效概率大。     

沉降离心机滚动轴承磨损可靠性分析及优化设计

为了减少沉降离心机的运行故障,确保运行寿命满足设计要求,文章开展沉降离心机滚动轴承磨损可靠性分析及优化设计研究。文章基于表面疲劳磨损理论建立轴承磨损可靠性分析模型,通过模型的灵敏度分析确定表面粗糙度Ra和摩擦系数f是实际磨损量的两大敏感因素。针对敏感因素进行模型的确定性分析及可靠性分析,并进行可靠性优化设计。最终优化结果:表面粗糙度Ra=2.39,摩擦系数f=0.0965,轴承实际磨损量有效减少,敏感参数均满足6 Sigma水平的可靠性要求,且轴承寿命得到有效延长。     

考虑参数不确定性的疲劳断轴可靠性分析方法

主轴是综合传动装置中的核心元件，其可靠性直接影响综合传动装置的正常运行。针对综合传动装置主轴的疲劳失效模式，在有限元仿真的基础上考虑参数不确定性进行可靠性分析。针对疲劳断裂的主轴建立模型进行瞬态动力学仿真，获取承载工况下最大剪切应力。在此基础上考虑参数分散性对主轴强度与所受应力的影响，进行不确定性分析，并基于广义应力-强度干涉理论，运用蒙特卡洛抽样方法进行可靠度计算。在实际使用中，特殊任务下多次发生未预料的断轴故障，主轴的实际使用寿命远低于设计寿命，以该特殊任务为例进行主轴的可靠性分析。研究结果表明：针对疲劳断轴故障，采用考虑不确定性的可靠性分析方法可行。通过案例分析得到了主轴特殊工况下的疲劳寿命。     

深层滚压加工对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

深层滚压加工对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的研究表明：与深层滚压加工前相同，在高应力幅短寿命区，疲劳裂纹萌生于试样表面；由于表面压缩残余应力的影响，疲劳强度有所提高．在低应力幅长寿命区，疲劳裂纹萌生位置从未经深层滚压加工试样的次表面向深层滚压加工试样内部没有压缩残余应力和硬化层的位置转移；因弯曲应力梯度的影响，疲劳强度有了较大的提高．深层滚压加工可以提高高碳铬轴承钢在超长寿命区的旋转弯曲疲劳强度．