铁路提速客车轴承滚子母线非对称修形研究

通过对铁路提速客车轴接触应力有限元计算分析说明，当客车轴承有轴向偏载荷时，轴承滚子对称修形无法克服偏栽效应，必须根据偏栽时滚子与内外圈接触应力或位移的偏移规律对滚子母线进行非对称修形，才能使轴承有可靠的使用寿命。     

圆柱滚子轴承的非对称修形

传统的修形理论仅适用于对称修形,而对称修形虽然可以避免直母线浪子引起的滚动体两端的“边缘效应”,但无法克服由偏载产生的“偏载效应”。根据接触力学理论,通过有限元方法对滚动轴承的分析,提出了浪子非对称修形新方法。有限元分析结果表明,提出的非对称修形方法既可以避免“边缘效应”,又可以克服“偏载效应”,从而使非对称修形滚子轴承有更高的承载能力和使用寿命。     

偏载工况下修形圆柱滚子轴承接触应力与承载能力分析*

以NJ2205型压缩机用圆柱滚子轴承为分析对象,针对偏载工况下滚子与滚道之间应力分布出现"边缘效应"和"偏载效应"的问题,利用Romax软件对滚子进行修形,分析径向载荷作用下不同偏载系数对接触应力分布特性的影响,确定最佳偏载系数及相应的承载区间。结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈非对称分布,最大接触应力向重载端偏移,滚子有效承载长度减小,致使滚子重载区域接触应力远远高于轻载端;偏载作用下滚子与滚道接触应力随着径向载荷的增幅明显大于正载;随着偏载系数的增大,偏载效应得到显著改善,应力分布趋于均匀,但偏载系数增大会导致应力峰值向滚子中部集中;在特定工况下存在一个最优的偏载系数,使得滚子获得最优承载能力,且接触应力降低,疲劳寿命显著提高。     

圆柱滚子轴承滚动体修形技术的研究

分析了传统的滚动体修形的特点，提出了新的修形方法，根据新方法获得了新的修形曲线。有限元分析表明，新的修形曲线与对数曲线一样，可以避免滚于两端的边界应力集中。用新的修形方法还可以对滚于进行非对称修形，从而克服了对称修形无法避免的由偏载产生的“偏载效应”。     

基于Romax的铁路客车轴箱圆柱滚子轴承接触状态分析

基于Romax计算方法,分析了在给定工况条件下两套轴承运行游隙不同时,铁路客车轴箱圆柱滚子轴承滚子与内外滚道的接触载荷分布情况、滚子不同修形方式接触应力对比分析情况及对数修形滚子的接触应力曲线分析情况。分析结果表明,在给定工况条件下,铁路客车轴箱及轮轴变形会引起两个轴承径向接触载荷分布的不均匀性;随着游隙的增大,承载滚子数量逐渐减少,而最大接触力逐渐增大;对数曲线修形滚子在该工况下具有更好的承载能力。     

交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子偏载分析及修形

针对联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子与滚道之间接触应力分布的"偏载效应"和"边缘效应"问题,提出在轴承游隙合理取值的前提下,通过对滚子的修形设计来改善滚子滚道接触状况的有效方法。对轴承的整体力学系统进行建模和求解计算,采用有限长线接触理论研究轴承游隙对滚子偏载的影响。在合理轴承游隙下,研究滚子在不同凸度量时滚子与滚道之间的接触应力分布情况。研究结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈现不对称分布,重载端压力增大而轻载端压力减小,并且这一趋势随着轴承游隙值的增大而趋于显著。通过对滚子的适当修形可以改善"偏载效应",并消除"边缘效应"。滚子的凸度量越大,效果越显著,但滚子载荷有向滚子中部集中的趋势。在综合考虑这些影响的基础上确定出联合载荷作用下的交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子最佳修形参数。     

重卡轮毂轴承中滚子轮廓曲线的不对称修形

针对重卡轮毂轴承运行在偏载工况下所引起的偏载效应,提出了一种新的滚子轮廓曲线凸度不对称修形的设计方法.利用该方法对重卡轮毂轴承33022的滚子轮廓曲线凸度进行设计,分析了滚子轮廓曲线凸度与接触应力之间的关系.结果表明,当凸度量zm=0.009~0.006mm时,不对称修行设计方法既避免了边缘效应,又能有效地缓解偏载效应的影响,从而提高了重卡轮毂轴承的承载能力和疲劳寿命.     

铁路货车圆锥滚子轴承偏载应力分析

以某35.7 t轴重铁路货车双列圆锥滚子轴承为例,基于ANSYS建立均匀载荷和偏移载荷下的轴承有限元模型,分析滚子与内外圈之间的等效应力,得出偏载应力对轴承接触应力的影响。结果表明:均匀载荷条件下,滚子与内外圈接触应力分布均匀;而在偏载条件下会出现应力集中,在一定范围内,随偏载距离的增大,应力集中越来越明显。     

新型圆柱滚子轴承偏载接触特性分析

考虑轴承在工作中复杂的受载情况,为了解弹性复合圆柱滚子轴承在偏载工况下的接触特性。基于有限元分析,在均载和偏载两种工况下,对不同填充度的弹性复合圆柱滚子轴承的等效应力、接触应力及剪切应力进行分析和对比。结果表明:在特定工况下,相较于均载工况,滚动体的应力分布不均更严重,应力最大值变大,应力集中严重,应力分布情况与滚动体填充度关系密切;针对具体荷载工况,对滚动体的结构参数和内部构造进行优化,可改善其受力情况。研究可为弹性复合圆柱滚子轴承的工程应用提供参考。     

弹性复合圆柱滚子轴承接触特性分析

为探讨弹性复合圆柱滚子轴承滚动体与滚道的接触问题,首先采用有限元方法和经典赫兹接触理论计算方法对实心圆柱滚子轴承的接触应力与变形进行计算,并将两种方法得到的计算结果进行比较,比较结果表明:两种计算方法结果误差在10%以内,由此可知,有限元方法对计算轴承接触问题具有准确性。鉴于实心圆柱滚子轴承与弹性复合圆柱滚子轴承的内外圈接触副相似,可采用有限元方法对弹性复合圆柱滚子轴承接触应力分析。通过有限元方法对不同载荷下的弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、接触半宽、接触位移以及接触应力沿轴向分布进行计算与分析,得到的结果表明:一定载荷下,弹性复合圆柱滚动体的接触位移及接触半宽随着填充度的增大而增大;不同载荷下,弹性复合圆柱滚动体接触应力及等效应力随填充度的增大均存在极小值,且随着载荷的增大,极小值呈一定规律变化。弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承在接触应力方面具有明显优势,设计合理的填充度能降低弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力和改善"边缘效应"。     

空心圆柱滚子与滚道接触应力及位移分析

根据接触力学理论，用有限元方法对空心滚子轴承受载后的应力、位移和接触等情况进行了全面分析，结果表明，设计合理的空心滚子可以降低轴承的等效应力，然而，降低应力的效果与轴承所受载荷的大小有关；空心滚子轴承与实心滚子轴承同样不可避免地存在等效应力的“边缘效应”，因而，有必要通过其他设计方法来避免或降低这种等效应力的“边缘效应”，进一步提高轴承的承载能力和疲劳寿命。     

新型深穴滚动体轴承的设计概念及其有限元分析

提出一种新型滚动轴承——深穴滚动体轴承。有限元分析表明这种新型轴承有和对数曲面滚子轴承一样的优越性能——能避免滚动体两端的边界应力集中,即可克服“边缘效应”。与对数曲面滚子轴承相比,这种深穴滚子轴承还具有其它良好的性能,如材料省、重量轻,减少了外圈所受的离心力和对加工精度不敏感等。因此,这种新型轴承有望成为工程中的一种具有良好应用前景的高承载能力长寿命的轴承。     

FEM Comparison of Ball and Roller Bullgears

A structural finite element model has been developed for calculating the forces transmitted through the rolling elements (load distribution) in a bullgear assembly. The elastic structural model consists of 3-D beam elements used to approximate the global race deflection and non-linear springs that approximate the combined rolling element/raceway contact deflections. For rollers, an upperbound on the contact stress (assuming linear variation of force along the length of the roller) is estimated by modeling the rollers as pairs of nonlinear springs. The finite element approach iteratively solves the contact forces at each, rolling element. Contact stresses are then calculated from the contact, forces using Hertz contact theory. This approach is applied to analyze two proposed designs of ball and crossed roller bearing, bullgear assemblies used for rotating the radar antenna on top of a ship's mast. The loads analyzed include those arising from wind loading and from out-of-flatness of the inner race of the bearings due to deflection of the mast. The distribution of the load and the maximum contact stresses for the proposed bullgear assemblies are estimated and compared. It is found that the maximum contact stress in the crossed roller bearing is less than that in the ball bearing for both types of loads. Furthermore, the analysis shows that the out-of-flatness loading produces significantly higher stresses than wind loading.     

回转窑支承滚圈疲劳寿命与轴线关系及预测

在定量分析回转支承滚圈疲劳状态中引入载荷比概念,用有限元法分析不同载荷比和垂直载荷下滚圈的应力分布规律,推导滚圈最大等效应力和当量应力与载荷比的线性关系式。根据支承载荷与轴线偏差的线性关系式,得出滚圈疲劳损伤和寿命与轴线偏差的关系。结合现场实例介绍根据检测回转窑的运行轴线,预测滚圈疲劳寿命的方法,为回转窑的合理维护与调整提供理论依据。研究表明,合理地调整回转窑运行轴线能有效提高滚圈的疲劳寿命,并减少滚圈疲劳断裂事故的发生。     

某型瓦楞辊的现场振动测试与模态参数识别

针对瓦楞辊工作过程中产生的振动与噪声等现象,高速运行下在机架上对瓦楞辊传动系统进行了现场振动测试,使用随机子空间法从测试数据中识别了结构的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与有限元分析结果进行比较。结果表明,通过机架的振动情况可较为准确地提取出上、下瓦楞辊的各阶频率;有限元模型能够准确地反映瓦楞辊的动态特性,可以为瓦楞辊结构的故障诊断及变形预测提供参考。     

空心圆柱滚子轴承接触力学数值仿真

基于接触力学理论,建立了不同空心度常规直素线圆柱滚子与内圈滚道的三维接触力学模型,进行了有限元数值仿真研究。分析结果表明,空心度对等效应力及接触应力的影响规律是不同的,合理的空心度可减小接触应力的边缘效应,但等效应力滚子两端的边界应力集中总是存在的;在相同空心度下,等效应力和接触应力随载荷的变化规律是不同的;不同载荷作用下,最佳空心度的理论值不同;空心滚子内壁的等效应力值随空心度的增大而增大,存在应力转移现象,并会超过外壁的等效应力值。     

制粒过程中环模力学模型的建立及有限元分析

环模制粒机广泛地应用于饲料工业、新能源技术和制药等领域,而环模和压辊是其关键部件。建立了环模挤压力学模型,并在此基础上应用ANSYS软件对环模进行了有限元力学分析,获得了沿环模轴向和周向的应力和位移数据。分析结果表明:环模沿轴向受到的是非均匀载荷,疲劳断裂是环模的一种失效形式。为改善环模的受力状况、降低环模磨损提供了一定的参考。     

对数母线圆柱滚子凸度量的有限元分析

以42724QT型铁路客车圆柱滚子轴承为分析对象,对其滚子进行对数母线凸度的分析,借助有限元软件ANSYS完成了在不同凸度量下的接触应力分析及比较,得到了一定载荷下的较优凸度量区间,同时进行了相同凸度不同载荷下的接触应力比较。结果显示,为避免"边缘效应",一定的载荷对应一个较优的凸度区间,并且理论凸度近似值与分析后得到的最优凸度有一定的误差,即使是对数母线的滚子,当载荷超出正常加载范围时,仍会出现"边缘效应"。