高速圆柱滚子轴承非线性刚度分析

在航空发动机高速圆柱滚子轴承拟静力学分析基础上，建立基于轴承径向游隙的高速圆柱滚子轴承非线性刚度计算模型，分析了轴承内、外圈转速对高速圆柱滚子轴承工作径向游隙影响的关系，并对高速圆柱滚子轴承非线性刚度特性进行了研究，最后就某型号航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承进行了实例计算与分析，得出在满足主机支承刚度条件下的合理高速圆柱滚子轴承工作径向游隙使用范围。     

弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度分析

从弹性复合滚子轴承的基本结构形式出发,结合当前关于实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的研究方法,对弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了深入细致的研究,用ABAQUS软件建立了弹性复合圆柱滚子轴承径向刚度的有限元计算模型,分析了填充度、外载荷、滚子数对径向刚度的影响规律,并和空心圆柱滚子轴承的刚度进行了比较。计算结果表明：填充度越小,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越大,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越大;填充度越大,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越小,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越小。弹性复合圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承比较时,填充度（空心度）越大,两者的刚度相差越大。     

考虑滚子位置变化的圆柱滚子轴承非线性刚度特性分析

以圆柱滚子轴承为研究对象，考虑轴承运转过程中滚子周向位置分布的周期性变化，对经典圆柱滚子轴承载荷分布理论进行改进，并对由此引起的轴承刚度时变特性进行分析，同时研究圆柱滚子轴承平均刚度及平均接触滚子数随径向力的非线性变化规律。为了对改进理论算法进行验证，采用有限元接触分析方法对圆柱滚子轴承刚度及滚子接触状态进行分析。研究结果表明，改进理论算法和有限元接触法均能准确预测轴承瞬时刚度的时变特性及平均刚度随径向力的非线性变化特性，同时证明轴承平均接触滚子数的改变是轴承刚度变化的根源。基于改进理论算法进而分析轴承初始径向游隙、径向力、滚子设计数量等关键参数对圆柱滚子轴承性能的定量影响规律。     

弹性复合圆柱滚子轴承动态径向刚度分析

针对弹性复合圆柱滚子轴承的特殊结构形式,对弹性复合圆柱滚子轴承的动态刚度进行深入细致的研究。利用有限元软件对其单个滚子的瞬时受力变形情况进行分析,得出不考虑润滑时轴承的刚度公式,由Dowson-Higginson油膜厚度公式推导出油膜刚度公式。总结出弹性复合圆柱滚子轴承的动态刚度计算模型,分析了填充度、径向载荷、滚子数和转速对径向刚度的影响规律。结果表明,弹性复合圆柱滚子轴承的动态刚度随轴承旋转呈周期性波动,刚度随着填充度的增加而减小;刚度随着载荷的增大而增大,刚度增幅随着载荷的增大逐渐减小;滚子数越大刚度增幅越小;转速越大,刚度减小趋势越大。     

无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度试验研究

设计了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的试验方案,对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了试验研究,将静态径向刚度的试验值和计算值进行比较,分析了径向载荷和填充度对静态径向刚度的影响。试验结果验证了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度的计算模型具有较高的可靠性,同时得出了填充度和径向载荷对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的影响规律。     

预负荷空心圆柱滚子轴承刚度分析

根据预负荷空心圆柱滚子轴承变形协调条件,建立了轴承内圈的平衡方程,运用卡氏定理确定了滚子的负荷和变形间的关系式,据此导出了预负荷空心圆柱滚子轴承的刚度计算公式,依据此公式对某型号轴承刚度进行分析研究,结果表明:预负荷空心圆柱滚子轴承的刚度与外载荷无关,且随着空心度的增大而减小,随着滚子个数的增加而增大。     

空心圆柱滚子轴承刚度分析

从空心圆柱滚子轴承变形协调关系出发,通过受力分析,建立各滚子载荷和外负荷的力学平衡方程,再运用当量弹性模量的方法,由帕姆格林公式确定负荷与变形间的关系式,求解了空心圆柱滚子轴承的负荷分布,据此导出了空心圆柱滚子轴承刚度的计算公式,并深入地分析了滚子空心度、外负荷、轴承转速和滚子数等对刚度的影响规律。研究结果表明：空心圆柱滚子轴承的刚度随空心度的增大而减小,随滚子个数的增加而增大,且外负荷和轴承转速会根据滚子的不同空心度表现出不同的变化规律。
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预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度分析

对预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度进行了分析.在考虑经典Hertz弹性接触、空心滚子变形和润滑的基础上,建立了滚子-滚道接触副的接触模型.进而在考虑离心力的情况下,计算了预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度,得到轴承的刚度是随内圈旋转而周期性波动的,并分析了外载荷、空心度、过盈量和滚子个数对轴承动态刚度的影响.     

圆柱滚子轴承的动态刚度分析

依据拉格朗日定理,在考虑Hertz弹性变形和弹性流体动压润滑的情况下,建立了圆柱滚子轴承旋转过程中的动态刚度模型,并用试验验证了动态刚度模型。通过模型分析了在径向载荷作用下,圆柱滚子轴承的动态刚度是随轴承的旋转而周期性波动的,波动的大小与轴承的润滑、载荷、径向游隙、滚子数和轴承转速等有关,润滑的存在使轴承的动态刚度增大。     

高速圆柱滚子轴承的刚度研究

在传统拟静力学分析的基础上,提出了圆柱滚子轴承刚度的分析模型及计算方法。此模型充分考虑了轴承所受径向载荷和弯矩的作用,同时也考虑了滚子在高速下产生的离心作用,打滑及热弹流润滑。结合具全的高速圆柱滚子轴承给出了刚度分析结果及其与实测结果的比较。     

无心磨床常用主轴轴承分析

对无心磨床的两种砂轮主轴轴承——动压滑动轴承和精密双列短圆柱滚子轴承的性能进行了分析，通过对砂轮主轴的回转精度、轴承刚度、热温升和热平衡时间的对比，得出了滚动轴承宜作为无心磨床的砂轮主轴轴承的结论。     

机床主轴用双列圆柱滚子轴承预紧的研究

从刚度，动态特性和温升三方面分析了双列圆柱滚子轴承的预紧量。提出了对ＮＮ３０２０Ｋ和２３４４２０轴承预紧量的要求。     

滚动轴承-双转子系统动态性能分析

在高速圆柱滚子轴承拟动力学分析的基础上,利用整体传递矩阵法对滚动轴承-多转子系统的动态性能进行了分析,并开发了相应的分析软件,在此基础上,对高速圆柱滚子轴承径向游隙与整个系统动态特性的关系进行了研究。结果表明:圆柱滚子轴承的径向游隙直接影响着滚动轴承-双转子系统的稳定性。     

基于滚道表面粗糙的高速圆柱滚子轴承弹流的理论分析

建立了基于表面粗糙的高速圆柱滚子轴承非稳态时变热弹流分析模型,分析了轴承滚道与滚动体接触表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流性能的影响。理论分析表明：轴承接触表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响;合理选择轴承接触表面粗糙度幅值、波长及纹理方向,可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。     

圆柱滚子轴承磨损及可靠性寿命的数值仿真

基于离散数学和计算机技术,结合滚动轴承动力学理论,以圆柱滚子轴承摩擦副磨损状态为研究对象,依据零件磨损过程通用的数值仿真方法,建立圆柱滚子轴承磨损的数值仿真模型,提出具体的算法方案,对其磨损寿命及可靠度进行预测.结果表明:数值仿真方法可以将连续的磨损问题进行离散化处理,从而解决经典数学微积分方法无法解决的动态和非线性磨损问题,所建立的方法具有良好的工程应用前景.     

Study on design and simulation of a novel isolator cylindrical roller bearing

The sliding friction of the cylindrical roller bearing makes the internal resistance of the bearing large. Thus, this paper proposes to replace the cage with rolling isolators being placed between the cylindrical rollers, making the rub of all the elements be rolling friction. Therefore, the driving torque of the bearing is greatly reduced. First, the structure and working principle of this kind of bearing are described, the geometric parameter relationship of the roller and the isolator is analyzed, the feasible range of the parameters of the isolator is deduced based on the NFL203V type cageless bearing is proposed. Then, the ADAMS software is used for motion simulation of this novel cylindrical roller bearing. The best design plan is obtained through a comparison of the different schemes. Finally, experiments of bearing temperature are conducted, which shows the working temperature of the isolator cylindrical roller bearing is lower than that of the traditional roller bearings.

     

高速圆柱滚子轴承的热分析模型

分析了高速圆柱滚子轴承的发热因素，建立了高速圆柱滚子轴承的功率损失计算模型、热传递计算模型和热流分析模型。这些模型的建立，为定量计算轴承发热及温度分布奠定了基础。