不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明：在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。     

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。     

不同材质滚动体轴承性能对比试验验证

以某型航空发动机双半内圈球轴承为试验对象,通过将钢球更换为陶瓷球并开展性能试验,对比混合陶瓷球轴承与钢制轴承外圈温度。试验结果表明:混合陶瓷球轴承比全钢制轴承具有更好的抗断油能力,同时在承载能力试验中,混合陶瓷球轴承外圈温度也低于钢制球轴承。     

低噪声深沟球轴承仿真分析

在深沟球轴承动力学分析基础上,建立了低噪声深沟球轴承动态性能仿真数学模型,利用ADAMS多体动力学分析软件,开发了低噪声深沟球轴承仿真分析软件,对6205型低噪声深沟球轴承进行了仿真分析,探究了轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数,保持架兜孔引导间隙,保持架偏心距,轴向、径向载荷以及转速等参数对轴承振动的影响,结果表明:轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数对轴承本底振动有较大影响;合理的保持架兜孔形状以及兜孔半径均可减小轴承振动;施加一定的轴向载荷能够有效减小轴承振动,提高轴承寿命。     

深沟球轴承喷油润滑搅油损失研究

为了揭示喷油润滑时深沟球轴承搅油损失随喷油润滑条件的变化,提高齿轮箱综合传动系统的性能,建立深沟球轴承喷油润滑下的数值计算模型,并用SKF模型进行验证。采用数值模拟和设计正交方案的方法研究喷油润滑时深沟球轴承内部流场运动状态,以及在不同工况参数下深沟球轴承喷油润滑的搅油损失,并通过极差分析和方差分析确定各个因素对轴承搅油损失的影响程度。研究表明：在喷油润滑过程中,外圈表面润滑油体积分数随着润滑油的进入不断提高,并且逐渐趋于均匀稳定,而内圈表面润滑油体积分数则始终很低;喷嘴角度对轴承内部润滑和搅油功率损失影响很大,当喷嘴朝向外圈时,搅油力矩最小,但润滑性能较差,当喷嘴朝向内圈时,润滑性能最好,但搅油力矩稍大;各个因素对轴承搅油损失影响由大到小顺序为节圆直径、转速、喷油压力、喷嘴直径、温度。研究结果对探究深沟球轴承喷油润滑搅油机制和提升车辆传动效率提供了重要的设计和理论参考。     

高速机床主轴用陶瓷球轴承动态性能试验分析

对高速磨床主轴用陶瓷球轴承B7005C／HQ1P4在不同转速、载荷及润滑条件下的运转特性进行试验，结果表明：电主轴在80000r／min的转速下仍能正常运转；在起始温度、转速、润滑及冷却相同的条件下，陶瓷球轴承较钢制轴承摩擦力矩小、温升低；在润滑不充分的情况下，陶瓷轴承具有良好的运转特性。     

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.     

外圈集成弹支轴承试验研究

以某型航空发动机外圈集成弹支双半内圈角接触球轴承为例,在不同配合条件下开展了外圈集成弹支轴承试验研究,其中外圈配合性质分别为带油膜、小过盈和小间隙,其余如润滑、转速及载荷等条件相同。通过试验发现,外圈带油膜和小间隙时,试验轴承温度较低,系统振动较大;外圈过盈配合时,试验轴承温度较高,系统振动较低。     

陶瓷球轴承的热弹流润滑分析

建立陶瓷球轴承热弹流润滑的数学模型,利用多重网格法和逐列扫描法,得到陶瓷球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,并与普通轴承计算结果进行比较。结果表明:转速与载荷会对陶瓷轴承的接触区的压力、膜厚、温度产生影响,其中随着转速的增加,最小膜厚增加,摩擦因数减小,滚动体表面温度下降,而随着载荷的增加,最小膜厚减小,摩擦因数增大,滚动体表面温度上升;在相同的工况参数下,陶瓷球轴承的油膜压力低于普通轴承,膜厚高于普通轴承,轴承内圈、滚动体、中层油膜的温升小于钢质轴承,因而陶瓷轴承的润滑性能更好,使用寿命更长。     

特殊服役条件对全陶瓷球轴承辐射噪声的影响

利用轴承强化寿命试验机和轴承振动试验机对不同服役条件下全陶瓷球轴承辐射噪声进行测试,分析了全陶瓷球轴承在重载、冲击载荷、干摩擦状态以及低温环境下的辐射噪声。结果表明：重载和冲击载荷对全陶瓷球轴承辐射噪声有较大的影响,适当的径向载荷可以减小全陶瓷球轴承的辐射噪声;润滑状态改变对全陶瓷球轴承辐射噪声的影响比混合陶瓷球轴承小;全陶瓷球轴承的球为氮化硅、套圈为氧化锆时比球和套圈均为氮化硅时辐射噪声有更高的温度敏感性,结构尺寸和球数也是影响辐射噪声的重要因素。     

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明：随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。     

基于 ABAQUS 的角接触球轴承动力学仿真分析

为研究角接触球轴承在不同转速下温度及位移变化,基于 Palmgren 摩擦生热理论,综合考虑轴向载荷、切向摩擦和法向摩擦等边界条件,在 ABAQUS 软件中建立了轴承完全热力耦合模型。对轴承外圈施加固定的轴向载荷,并对内圈加载不同的转速,使用显示求解器求解轴承在不同转速下各部件温度和轴承内圈位移变化。仿真分析表明,该模型能够准确地反映轴承的温升以及轴承内圈位移情况,为轴承选取合适工作转速区间提供理论支撑。     

航空发动机前支点球轴承断油试验研究

结合某型航空发动机断油试验工况条件,在轴承试验机上对发动机压气机前支点双半内圈角接触球轴承开展断油摸底试验,研究小轴向载荷、润滑油供油温度对轴承性能的影响。结果表明:适当增加前支点球轴承的轴向载荷,合理降低润滑油供油温度有利于提高其抗断油能力,为后续同类型的双半内圈角接触球轴承断油试验提供了技术支持。     

一种考虑润滑效应的角接触球轴承接触刚度计算方法

建立了润滑工况下的高速角接触球轴承动力学模型,在滚珠与内/外圈的接触变形和接触刚度计算中,考虑高速转动中润滑油卷吸作用和挤压效应的影响,通过接触角和接触刚度的耦合迭代,得到考虑润滑效应的高速角接触球轴承轴向及径向刚度计算方法.结果表明,考虑润滑效应后,滚珠与内/外圈的接触角减小,轴承轴向/径向刚度增大;轴向载荷增加使轴向/径向刚度增大,且轴向载荷愈低,滑油作用愈明显;径向载荷增加使轴向刚度增大,径向刚度减小;滚珠数增加使轴向/径向刚度增大,且滑油作用更明显;相较4019型,4106型润滑油使轴承轴向/径向刚度增大;陶瓷滚珠轴承轴向/径向刚度比钢滚珠轴承大,且与转速呈近似线性关系.     

沟曲率半径系数对高速陶瓷球轴承润滑状态影响的研究

采用迭代法,建立高速深沟陶瓷球轴承点接触等温弹流润滑计算模型.根据实际载荷和工作环境,推导出轴承润滑的边界条件,对各种沟曲率半径系数的轴承模型进行数值仿真分析计算,得出了内外沟曲率半径系数分别与轴承压力区最高压力和膜厚的关系。结果表明:在相同载荷速度和润滑油的情况下,内圈沟曲率半径系数为0.5145和0.5196时,轴承内外圈与滚动体接触区最小膜厚相同,在这个区域内外圈接触区膜厚较为接近.在相同载荷速度和润滑油情况下,内外圈接触区最大压力随着沟曲率半径系数的增大而增大。通过与传统理论计算的对比,结果具有较好的一致性,研究结果对高速深沟球轴承参数优化具有指导意义。     

高速脂润滑角接触球轴承多目标优化设计

通过建立轴向和径向联合载荷作用下高速脂润滑角接触球轴承的拟动力学模型,利用功效系数法,以旋滚比、基本额定动载荷、摩擦力矩和轴向刚度为目标函数,对轴承球组节圆直径、球径、球数、内圈沟曲率系数和外圈沟曲率系数进行优化设计,并对优化设计后的轴承H7008C-2RZ/HQ1P4进行了温升性能和极限转速试验,结果表明温升和极限转速满足要求。     

球轴承沟曲率的优化设计

以润滑条件、接触条件、滚道的一致性和其他参数作为约束函数,以轴承内圈和外圈的沟曲率半径作为设计变量,在额定动载荷适当的前提下,采用优化设计,使球轴承的额定静载荷最大或摩擦损耗容量最小化,优化了短时承载的球轴承结构。     

角接触球轴承凸出量光学精密测量方法研究

角接触球轴承凸出量是轴向预载荷作用下轴承内外圈同一端面的距离,是精密角接触球轴承配对使用的依据。 为实现 角接触球轴承凸出量快速精密测量,提出了一种光学精密测量方法并研制了测量装置。 通过更换不同尺寸轴承定位爪,可实现 7208C、7208AC、7308B、7408B 轴承凸出量的测量。 分析了轴承套圈和滚子之间的赫兹接触,揭示了轴承凸出量变化量与轴向载 荷之间的关系,轴承凸出量变化趋势随轴向载荷增加而变缓,逐渐趋向于线性相关。 基于有限单元法对测量装置的机架和内圈 驱动分别进行变形分析和简谐振动分析,优化后传感器测头振动幅值减小到 0. 029 μm。 以 7008C(P2)为试验轴承,进行轴承 凸出量测量试验。 验证结果表明,其测量精度达到 0. 5 μm,实测样件偏差小于 0. 2 μm。     

脂润滑球轴承的温度场分析

以脂润滑7008C角接触球轴承为例,分别采用有限元法和试验法研究了轴承的温度场,用有限元法对模型进行了简化处理,并考虑了自旋的影响,用试验法测得了不同载荷和转速下轴承外圈的温度。结果表明:有限元法得到的温度按内圈沟道与球接触点、内圈、球、外圈沟道与球接触点、外圈、轴承座的顺序依次降低;高速情况下自旋对轴承温升的影响很大,不可忽略,影响试验结果的主要因素为载荷、转速。有限元法与试验法得到的轴承外圈温度基本一致,但试验法测得的温度略高。     

不同温升下受轴向载荷的球轴承内部接触热阻计算方法

针对角接触球轴承的滚动体与内、外圈之间的不完全接触而引起的接触热阻,以赫兹接触理论为依据,结合宏观接触区域热阻的计算方法,提出了不同温升下滚动体与内、外滚道之间接触热阻的理论计算方法.分析了不同温升对轴承接触角、滚动体所受法向载荷、接触区域的长半轴和短半轴、接触面积以及内部接触热阻的影响.结果表明:在同一轴向载荷作用下的角接触球轴承,随着工作温度的升高,接触角减小,滚动体所受法向载荷增加,接触区域的长半轴和短半轴均变大,接触面积增大,轴承滚动体与内圈和外圈的接触热阻均变小,轴承内部总接触热阻也变小.并且通过试验验证了该方法的有效性.