弹流润滑高速角接触球轴承旋滚比分析

为了提高主轴轴承的高速性能,提出弹流润滑高速角接触球轴承的数学计算与分析模型.针对实际生产工况建立弹流润滑高速角接触球轴承分析计算模型.并将弹流润滑高速角接触球轴承的旋转打滑分析转化为旋滚比的分析.通过计算与分析,得出弹流润滑高速角接触球轴承在不同工作条件下或选用不同轴承参数时,轴承旋滚比的变化规律及旋滚比与各参数之间的关系.为实际生产中高速角接触轴承的选择使用和轴承的参数优化设计提供了理论依据,并为机床高速主轴用支撑轴承的设计与优化提供分析计算模型.     

角接触球轴承流固耦合仿真分析

角接触球轴承在运行过程中的润滑状况至关重要,润滑油直接影响滚动轴承的接触状态。为分析角接触球轴承的润滑状况以及考虑润滑时轴承的机械特性,基于有限元和晶格玻尔兹曼方法,建立了双向流固耦合轴承仿真模型,对角接触球轴承进行动力学有限元仿真和润滑流体仿真,并与轴承拟静力学理论计算结果进行对比,验证模型的准确性。分析结果表明,保持架与滚珠接触并撞击,在轴承腔内油膜压力最大,滚珠与内圈、外圈滚道接触区分别为第二、第三大油膜压力区。润滑油受滚珠公转影响,沿着滚珠转动方向流动,实现对滚珠与内圈、外圈和保持架之间的润滑。滚珠运动和最大接触应力仿真结果与轴承拟静力学理论求解结果一致,即流固耦合仿真模型计算轴承机械特性具有较高的准确性。     

考虑自旋状态下弹流润滑的球轴承力学特性计算方法研究

角接触球轴承中的滚动体产生自旋运动,自旋状态下的弹流润滑(Elastohydrodynamic lubrication,EHL)性能对轴承的力学特性产生一定的影响。建立了考虑自旋运动的EHL模型,研究自旋运动对载荷分布和油膜形状的影响。利用刚体中心膜厚与接触载荷之间的关系,实现了EHL模型与轴承力学模型之间的耦合,从而提出了考虑自旋状态下弹流润滑的球轴承力学特性计算方法。与传统的基于Hertz接触理论的计算方法进行了对比分析,结果显示两者在接触载荷和接触角的计算方面比较接近,但对轴承变形、接触位移及膜厚分布的计算差别较大,基于EHL计算方法所得的轴承变形小于基于Hertz接触方法的计算结果,且转速越高差别越明显,考虑自旋运动后最小膜厚不再随轴承转速升高而单调增长,当转速达到一定程度后最小膜厚开始下降。     

基于修正L-P模型的轮毂轴承载荷分布与弯曲疲劳寿命分析

以第三代轮毂轴承为研究对象,推导了弯矩作用下滚动体与内滚道、外滚道的接触变形与接触载荷,提出了更为准确的接触载荷分布计算模型,分析了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律。在轮毂轴承内部载荷分布的一次修正基础上,考虑不同位置角的滚道材料和滚动体的接触疲劳,利用乘积定律进行统计处理,得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型。结合ISO281—2007寿命修正计算方法,针对润滑现象进行二次修正,得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型。利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轴承的弯曲疲劳试验,试验结果显示,该疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10%以内,验证了模型的正确性。     

专用数控铣床主轴轴承油气润滑方法研究

分析了数控螺杆铣床的工作方式,研究了轴承的润滑方式和油气润滑原理,分析了各种润滑方式的优缺点。依据轴承的弹性流体动力润滑理论,计算出轴承油气润滑理论供油量,进行了角接触球轴承NSK7964A5的油气润滑实验研究,得到了轴承在各工况条件下的最佳供油量。     

高速铁路轴箱轴承接触润滑机理

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型,在轴箱轴承工况条件下,分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况;建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型,并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较,而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明,在给定运行工况条件下,随着运行速度的增大,轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小,油膜增大;而当轴承载荷增大时,其油膜厚度减小,润滑压力增大。     

外圈旋转轴承润滑寿命计算及分析

以汽车发动机张紧轮深沟球轴承和空调电磁离合器双列角接触球轴承为对象,分别利用基于润滑脂基础油和稠化剂类型与基于DIN 51821-FE9寿命试验结果的轴承润滑寿命计算方法,对外圈旋转和内圈旋转轴承润滑寿命之比进行了推导计算,结果表明,两者之比为0.6～0.8,同时指出了基于润滑脂基础油和稠化剂类型计算方法存在的问题和局限,对外圈旋转轴承的摩擦学设计、延长功能寿命具有重要的现实意义。     

航天器驱动机构轴系摩擦力矩建模与分析研究

基于接触力学、摩擦学及角接触轴承拟静力学理论,建立了固体润滑角接触轴承摩擦力矩理论计算模型,并在航天器驱动机构的边界条件下,研究了航天器驱动机构轴系摩擦力矩与预紧力之间的关系,从理论上分析了轴系预紧力对轴系摩擦力矩的影响并进行了试验验证。研究表明,固体润滑角接触轴承摩擦力矩随着轴向载荷的增大而增大,当轴系拧紧力矩达到临界值后,摩擦力矩随着拧紧力矩的增大而增大;且理论分析值和试验值的趋势一致,数值接近;说明基于拟静力学建立的摩擦力矩计算模型能较好地实现低速下的固体润滑轴承和轴系摩擦力矩预测。     

铁路客车滚动轴承弹流润滑状态研究

采用非牛顿流体动力润滑ＥＨＬ（理论），地脂润滑线接触铁路客车动轴承在其实际运行工况下的润滑状态进行了研究。润滑脂流变模型Ｈｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｌｅｙ模型。数值计算２改进的Ｏｋａｍｕｒａ算法，并综合考虑了润滑脂流变参数及轴承具体工况参数变化等因素的影响。在数值计算基础上，得到了铁路客车滚动轴承在不同车速下的脂膜厚比λ值。     

舰船尾轴承变形对其阻尼特性的影响研究

舰船推进轴系受多个载荷的作用，导致船体、螺旋桨轴和尾轴承发生变形，并在尾轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角。研究了变形夹角对轴承油膜动态阻尼参数的影响关系，用数值计算的方法计算得到了轴承油膜阻尼参数与变形角之间的变化关系。结果表明：轴承中线与轴颈轴线之间的变形夹角对轴承润滑阻尼参数的影响关系为强的非线性关系；变形角对轴承阻尼特性影响较大，随着变形角的增大，油膜阻尼Dxx和Dyy会增大，而阻尼Dyz和Dxy会减小；轴颈中线与轴承中线之间夹角对油膜阻尼参数的影响局限在一定的弯曲变形范围内，当变形继续增大时，螺旋桨轴与尾轴承发生刚性接触，此时轴与轴承的刚性接触摩擦作用增大，阻尼作用急剧改变。