高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示：内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。     

引导方式对高速圆柱滚子轴承保持架动态性能的影响

针对高速圆柱滚子轴承保持架在引导方式选用上存在分歧的问题,基于Adore建立了高速圆柱滚子轴承的仿真模型,分析了保持架在外引导和内引导方式下,滚子数量、径向游隙、保持架引导间隙和兜孔间隙对保持架打滑及运转稳定性的影响,并通过高速轴承打滑试验验证了仿真模型的可靠性.结果表明,在内圈旋转的情况下,内引导方式比外引导方式更有...     

角接触球轴承-转子加减速过程动力学分析

角接触球轴承的动态性能对轴承-转子系统的性能至为关键。考虑轴承各元件的相互作用建立了角接触球轴承-转子系统的动力学分析模型,模型中钢球与滚道间的摩擦力采用弹流润滑理论计算,钢球与保持架间的作用等效为高刚度弹簧,引导套圈与保持架间摩擦力采用短轴轴承理论计算,基于四阶Runge-Kutta实现了动力学模型的快速求解。研究了润滑油的密度和粘度、引导方式和轴向预紧力对轴承启动加速和停止减速过程以及打滑的影响。结果表明:高密度和大粘度润滑油将使启动加速变慢而使停止减速变快;内圈引导时轴承的启动加速最慢;轴向预载不足将导致轴承在启动及稳定运转阶段产生严重打滑。     

齿轮箱轴承打滑损伤及预防措施

对用于风力发电行业用齿轮箱和锥式破碎机中的轴承进行分析,指出轴承易打滑原因和危害,分析滚动体打滑和保持架组件打滑两种打滑类型,阐述打滑失效机理,提出合理选择轴承类型以满足最小载荷要求.黑色氧化处理减缓轴承打滑危害,碳基涂层减少在混合摩擦下的磨损从而减小打滑失效,新设计空心滚子轴承、薄壁保持架轴承和将行星轮内孔作为轴承滚道的整合式方案来改善轴承受载和接触情况,避免打滑现象,满足设备的正常高效的运转.     

角接触球轴承保持架稳定性分析

基于Hertz接触理论和弹性流体润滑理论,计算得到了轴承的Hertz接触刚度和油膜润滑等效接触刚度。定义了钢球、套圈滚道和保持架接触碰撞关系,运用ADAMS建立计及油膜润滑等效刚度的角接触球轴承多体动力学分析模型。计算了动态接触力、转速和径向载荷对油膜刚度的影响规律,分析了结构参数和载荷参数对角接触球轴承保持架的打滑现象和运动稳定性的影响规律。结果表明:润滑作用下载荷区接触力峰值较干接触模型大且进入载荷区时间晚周期相对滞后。无论是内圈引导还是外圈引导,引导间隙增大保持架打滑率减小,保持架质心轨迹运动范围变大,兜孔间隙增大保持架打滑率变大。外圈引导下转速越高保持架打滑率越大、保持架质心运动范围变大。径向载荷增大,保持架所达到稳定转速时间变短并且打滑率降低。     

频繁摆动工况下球轴承打滑特性研究

滚动轴承是旋转机械系统中最重要的零部件之一.频繁摆动工况下滚动轴承的打滑严重影响轴承的动力学特性,导致摆动轴承发生早期失效.基于滚动轴承动力学理论,建立了摆动深沟球轴承的动力学微分方程组,通过预估-校正(Gear stiff,GSTIFF)变步长积分算法对动力学微分方程组进行求解,研究了承载区、不断进出承载区和非承载区内钢球的打滑特性.结果表明:摆动工况下钢球的打滑明显大于平稳运行条件下钢球的打滑;始终位于非承载区钢球的最大打滑速度大于始终位于承载区内钢球,不断进出承载区钢球位于两者之间;随着游隙的增加,钢球的打滑先急剧增加后缓慢增加;增加轴承的变速时间、径向载荷和润滑剂拖动系数以及降低套圈稳定速度均有利于减小摆动过程中钢球的打滑.     

某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率分析

针对某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率问题,基于球轴承动力学理论,采用修正Craig-Bampton子结构模态综合法,对该鼠笼式弹性支承体与轴承外圈和轴承座之间进行刚柔耦合连接,建立了鼠笼弹支一体化球轴承动力学模型,分析了其保持架打滑率。结果表明:鼠笼式弹性支承轴承保持架在内引导和外引导下保持架打滑率均随径向载荷和轴承转速增大而增大,随轴向载荷增大而减小。     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

转速波动条件下圆柱滚子轴承动态特性分析

滚动轴承动态特性的研究目前主要集中在稳定工况,但转速波动存在于许多旋转机械设备中,将对滚动轴承的动态性能产生重要影响。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承的塑性材料柔性接触的非线性动态有限元模型,采用显式动力学LS-DYNA对其在三种不同转速波动形式(矩形波动、正弦波动和随机波动)下的非线性运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在转速波动工况下的保持架角速度曲线和打滑率曲线,以及滚子与内圈、保持架的接触力曲线。将稳定工况下圆柱滚子轴承的有限元解与其解析解进行对比,验证了所建立有限元模型的有效性。结果表明:内圈转速的角加速度越大,保持架角速度曲线和打滑率曲线波动越剧烈且严重时可能产生负打滑率;转速波动主要通过改变承载区滚子与保持架间的接触力来影响保持架的稳定性,并且转速波动可能会加大承载区范围,使单个滚子承载力峰值减小。     

考虑疲劳故障的圆柱滚子轴承打滑失效分析

考虑滚道疲劳剥落故障、滚动体与保持架之间的非连续接触等因素,建立圆柱滚子轴承的非线性弹性接触显式动力学模型,研究不同剥落故障位置、径向载荷、内圈转速对滚动体和保持架打滑特性的影响规律;将仿真结果与理论解进行对比,验证有限元模型的有效性。研究结果表明:滚动体在非承载区更容易出现打滑;相同工况下剥落故障会使得滚动体和保持架的打滑率大幅增加,其中复合故障下的打滑率增加最多,内圈故障和外圈故障下的打滑率增幅基本相同;增大径向载荷能有效减轻轴承的打滑现象,但载荷增加到一定程度后对打滑的抑制效果不明显;低转速工况下内圈和外圈疲劳故障对轴承打滑率的影响不大,随着转速的提高疲劳故障对打滑率的影响愈加明显。     

重型机床主轴用高速、高精度、超薄型轴承设计

为机床厂配套应用的配对轴承提出了设计,分析了轴承使用工况,确定了轴承结构及内部主参数.结果表明:该轴承内外圈均带锁口,可加大套圈挡边高度,增大钢球与滚道接触范围;采用倾斜黄铜保持架,加大对钢球包容量,使钢球运转平稳.     

不同引导方式下保持架运动特性分析

随着对滚动轴承性能的要求越来越高,其动力学特性成为轴承设计至关重要的部分。针对角接触球轴承腔内保持架的运动特性,基于ADAMS建立了保持架不同引导方式下的动力学仿真模型,对比分析了在保持架不同引导方式及不同工况下角接触球轴承腔内保持架打滑率、质心轨迹、质心速度与质心加速度等变化规律。该研究对滚动轴承结构优化设计、提高轴承稳定性具有重要的参考意义。     

非平稳状态下高速滚动轴承的失效研究

分析了高速滚动轴承在转速波动这一非平稳状态下的运行状态，研究了转速波动对轴承运转性能和失效模式的影响。理论分析和实验结果表明：轴承运转在非稳定状态下时，滚动体和保持架的碰撞和冲击加剧，打滑现象更容易发生；转速波动造成轴承支撑刚度波动，使轴系动力学特性发生变化，并造成局部预紧力不足，出现三点接触。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

评定钢球动态质量的无保持架测振法

内、外套圈与钢球合套后的轴承(无保持架)直接在S0910N测振仪上测量振动值。该方法方便,效率高,其侧值与相同条件下装有保持架的轴承振动值可稳定地相差1～3分贝,基本可作为定性判断;当采用同一组内、外圈,更换同一规格不同球径公差的钢球时,其测值可作为评定钢球动态质量优劣和选用钢球组装的依据。     

振动工况下滚动轴承保持架稳定性分析

由于枪钻主轴具有自身结构细长、刚性差的特点,在钻削时会产生颤振,从而对枪钻主轴轴承产生一个径向的振动.为了探究振动对轴承保持架稳定性的影响,利用ADAMS软件建立了该轴承的动力学仿真模型,利用ADAMS自带的CMD语言编写宏代码以快速添加接触约束.主要研究了振动工况参数和轴承结构参数对保持架打滑率和保持架质心涡动速度偏差比的影响.仿真结果表明:随着振动频率或振动幅值的增大,保持架的打滑率和保持架质心涡动速度偏差比也会随之增大,保持架稳定性降低;随着轴承沟曲率系数的增大,保持架的打滑率和保持架质心涡动速度偏差比先减少后增大,保持架的稳定性先增大后减少.     

精密机床角接触球轴承打滑特性仿真分析

以H7006C角接触球轴承为研究对象,通过ADAMS多体动力学软件建立考虑润滑作用下的轴承刚柔耦合多体动力学模型,分析了内圈转速、轴向载荷和径向载荷对轴承打滑特性的影响,结果表明:保持架打滑率随转速的增大而增加,随轴向载荷和径向载荷的增大而减小,且轴向载荷对保持架打滑率的影响更为显著。     

基于正交试验的圆柱滚子轴承结构优化

针对航发主轴轴承在高速轻载下存在的打滑问题,在构建某航发圆柱滚子轴承仿真模型的基础上,研究了滚子数、滚子长度、初始径向游隙、保持架引导间隙等结构参数对轴承打滑和疲劳寿命的影响规律.结果表明,增加滚子数和保持架引导间隙,减小滚子长度和初始径向游隙,可以有效降低轴承打滑率.采用正交设计方法,得到滚子数、滚子长度、初始径向游...     

航空飞行器用超高速角接触球轴承的研制与试验验证

针对某航空飞行器轴承工作转速120 000 r/min, 30次循环启停,寿命50 h的设计要求,开发了超高速角接触球轴承。通过动力学模型得到该轴承最大接触应力为2 200 MPa,钢球最大旋滚比为0.5,保持架最大碰撞力为18 N,保持架最大打滑率为8%,轴承疲劳寿命为55 h。试验表明该轴承振动加速度不高于19.6 m/s²,最高温度不高于100℃。动力学分析和试验结果均说明轴承满足设计要求。     

航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真

在轴承动力学分析基础上,考虑保持架的柔性特性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立了航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学方程,利用ADAMS系统开发了圆柱滚子轴承刚柔耦合动力学仿真软件,并对保持架动态性能进行仿真,着重对轴承工况和结构参数与保持架动态特性的关系进行了研究。仿真结果表明:振动应力引起的疲劳失效多发生在保持架梁处;高速轻载工况下保持架易产生较大的打滑;径向游隙适当增大有利于降低打滑率;兜孔间隙与引导间隙比值大于1后保持架运动平稳性明显变差。最后,试验验证表明,柔性保持架动力学模型所得结果比刚性模型所得结果更接近试验结果。