牙轮钻头空心圆柱滚子接触状况的有限元数值模拟

以牙轮钻头滚动轴承为研究对象,对常规直母线圆柱滚子与内圈滚道的接触状况进行三维有限元数值模拟。在验证模型正确性和算法可靠性的基础上,对不同载荷和空心度下直母线空心圆柱滚子的接触状况进行有限元分析。计算结果表明,合理空心度的滚子可以降低轴承的等效应力,从而提高轴承的疲劳寿命;合理空心度的选取往往与轴承系统的材料参数、几何结构尺寸参数以及所受的外载荷等因素有关,但采用合理的空心度仍然无法消除滚子轴向端部几何边界突变处的奇异性。研究结果发现,空心滚子的最大法向接触应力和最大等效应力相对于轴向初始接触对称中心线发生了一定程度的偏移;在相同空心度下,等效应力与载荷并非正比关系。此项研究为通用空心滚子轴承在牙轮钻头中的承载性能预测和结构优化设计以及今后的推广应用提供理论参考。     

基于接触理论的拉伸弹簧可靠性分析

基于ANSYS商用有限元软件,建立了断路器拉伸弹簧的三维有限元模型,并对弹簧的刚度和冲击载荷作用下弹簧工作圈接触的应力分布进行了计算和分析.分析结果表明,对于拉伸弹簧,弹簧圈间的接触不仅使弹簧的最大应力比静态时的应力有所增大,而且在冲击过程中弹簧体内的等效应力随着簧丝间隙的不同而变化,因此在制造过程中应合理控制弹簧圈的间隙.最后,对SW6_110IW型拉伸保持弹簧在冲击载荷作用下的疲劳寿命进行了研究,数据表明如以静载荷模型模拟动载荷作用下的疲劳寿命,将会给弹簧可靠性预测带来较大的误差.     

引入滚动体尺寸偏差的球轴承寿命模型

针对尺寸偏差引起的固定滚道应力循环状态的变化,提出了滚动轴承等效载荷态的概念,并在此基础之上,结合Lundberg-palmgren(L-P)寿命理论及Miner疲劳损伤累积假说,提出了一种修正L-P寿命模型。基于该疲劳寿命计算模型,以6008型普通深沟球轴承为例,考虑到滚动体尺寸偏差的分布形式,对滚动体尺寸偏差、载荷及游隙等因素对轴承疲劳寿命的影响进行了计算并对结果进行了统计学分析。模型预测结果与相关文献的试验数据进行了对比,得出如下结论:1)尺寸偏差值增大,疲劳寿命系数降低;2)随着载荷的增大,尺寸偏差对轴承疲劳寿命影响逐渐减弱;3)存在一个较小的负游隙使得轴承疲劳寿命系数达到最小;4)滚动体尺寸偏差服从呈正态分布时,轴承疲劳寿命系数亦呈正态分布。     

双列角接触球轴承疲劳寿命分析与研究

双列角接触球轴承在汽车前轮轮毂等场合有较为广泛的应用,然而其疲劳寿命的计算和影响因素分析却很少有研究涉及。通过分析双列角接触球轴承的寿命计算方法,采用ROMAX软件对自行设计加工的双列角接触球轴承试验台原型进行建模仿真,分析得出了模型中试验型号为SKF3216的双列角接触球轴承的外圈预紧量、接触角、内外圈沟道系数对轴承疲劳寿命的影响大小。这不仅提供了一种快速估算双列角接触球轴承疲劳寿命的方法,也为轴承结构优化和工作条件改进以提高轴承工作寿命提供了有效的参考。     

滚动轴承接触疲劳内部裂纹扩展有限元分析

滚动轴承滚道在工作过程中承受较大的接触应力,接触疲劳是滚动轴承失效的主要形式。为了探究轴承的接触疲劳以及接触疲劳引起的内部裂纹,将损伤力学带入Voronoi有限元方法中,仿真轴承材料拓扑随机性和材料的劣化过程。建立轴承接触疲劳裂纹扩展模型,有效仿真出轴承内部裂纹的萌生、生长、相交、扩展至表面的过程,得到轴承表面裂纹出现的寿命和内部裂纹扩展路径。计算了裂纹扩展过程中所释放的能量,研究内容能够为轴承接触疲劳损伤研究提供新的思路和工具。     

基于疲劳寿命的角接触球轴承结构参数优化分析

基于滚动轴承微区接触的疲劳寿命计算方法,建立了角接触球轴承的结构参数优化计算模型。以某燃气涡轮发动机转子系统前支点角接触球轴承为例,分析了角接触球轴承结构参数对轴承承载区最大接触应力、轴承疲劳寿命和保持架滑动率的影响规律,并基于轴承延寿的目标进一步提出了结构参数优化方案。分析结果可为角接触球轴承的结构设计提供参考。     

高速角接触球轴承接触疲劳寿命的有限元分析

首先简述了滚动轴承寿命的基本理论以及传统估算方法.然后根据轴承结构与工作特点,指出了滚动体与滚道的接触疲劳是轴承的主要失效形式,通过总结一般结构疲劳分析方法,提出了滚动轴承采用有限元法进行疲劳分析的方法和步骤.针对实际课题,对给定工况下的角接触球轴承B7005轴承接触疲劳寿命的有限元分析,将分析结果与轴承经典寿命估算结果进行了对比,一定程度上验证了提出的滚动轴承有限元疲劳分析法的合理性.     

游梁式抽油机摆动轴承疲劳寿命预测

为准确预测游梁式抽油机摆动轴承在变载荷、变转速实际运行工况下的疲劳寿命,基于ISO 281:2007标准和Miner理论,提出一种基于变载荷、变转速工况的摆动轴承疲劳寿命计算方法。以CYJY12-4.8-73HB型抽油机中轴圆柱滚子轴承为研究对象,先采用ADAMS软件进行游梁式抽油机动力学分析,以确定轴承摆动载荷和摆动速度,再计算实际运行条件下的轴承疲劳寿命,并与传统摆动轴承疲劳寿命计算方法对比。结果表明,本文的疲劳寿命计算方法合理,可为该类轴承疲劳寿命预测提供参考。     

采用等效载荷预测轴重对货车交叉支撑装置疲劳寿命的影响

国内目前正在设计、研制30 t轴重铁路货车,原用于21 t、25 t轴重转向架的交叉支撑装置拟用于该型车辆.运用环境(轴重)改变后,在多大程度上改变了转向架交叉支撑装置的疲劳寿命,对于车辆尚处于设计阶段而不能通过实测车辆线路动应力来评估车辆结构强度的交叉支撑装置来说,需要寻求一种新的研究方法来实现疲劳寿命预测目的.由此,在建立三种轴重货车系统动力学模型基础上,详细研究三种轴重货车交叉支撑装置的径向力峰值和均值特性,获得交叉支撑装置受力方向与状态,揭示出轴重、运行速度、线路曲线半径以及线路等级等因素对交叉支撑装置载荷的影响特点.为预测30 t轴重货车交叉支撑装置的疲劳寿命问题,依据交叉支撑装置径向力与轴向应力之间线性对应关系,提出等效载荷计算方法以及等效载荷与疲劳寿命之间对应关系.等效载荷计算方法考虑了各载荷水平和出现频次对等效载荷的贡献.在分别计算21 t、25 t和30 t轴重货车交叉支撑装置等效载荷前提下,预测了30 t轴重货车交叉支撑装置疲劳寿命所占21 t、25 t轴重货车交叉支撑装置疲劳寿命的比率.研究结果表明,30 t轴重货车交叉支撑装置的疲劳寿命约分别为21 t、25 t轴重的76%、92%左右.采用等效载荷预测轴重对货车交叉支撑装置疲劳寿命影响的研究方法对解决类似工程问题提供了新的方式,具有良好的工程实用价值,是将车辆动力学研究和结构强度研究有机结合的新研究思路.     

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。     

考虑受力因素的角接触球轴承接触动态分析

基于Hertz接触理论,提出了5自由度3D轴承模型在转速、摩擦、离心力和陀螺力矩作用下进行接触时的动力学分析方法。建立了轴承接触动力学模型,利用数值积分和数值仿真方法对其进行了时变位移和接触力振动分析。结果表明,考虑影响轴承振动位移的时变因素所获得的计算结果比用传统的轴承结合部等效参数计算结果要大,该方法有效地解决了轴承转速、摩擦等时变因素影响下的时变位移等问题。     

角接触轴承寿命的灰色预测分析

文中利用灰色预测研究方法对角接触轴承的寿命进行计算与分析。研究结果表明,灰色预测理论可以在原始实验数据不充分的情况下,通过建立模型构造角接触轴承磨损寿命数据序列,解决由于实验数据不足而造成的结果偏差。利用灰色预测研究方法对角接触轴承进行寿命测试,不但可以减少实验的经费,而且可以缩短试验时间,与传统的可靠性评估相比更具优势。     

基于有限元的热机耦合下角接触球轴承疲劳寿命预测

为了得到直升机分扭传动输入级角接触球轴承的疲劳寿命,综合考虑了热应力和结构应力的共同作用。基于L-P疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式、材料的P-S-N曲线以及Miner疲劳累积损伤理论的EM修正法则,建立了直升机主减速器角接触球轴承的疲劳寿命模型。分析了角接触球轴承摩擦发热量的计算和对流换热系数的选取,确定了要加载的热载荷和边界条件,基于Ansys软件对轴承进行稳态热分析,分析径向载荷与转速对轴承稳态最高温度的影响。并在稳态热分析的基础上进行轴承热机耦合场分析,探讨了温度影响下的轴承疲劳寿命。结果表明:随着工作温度的升高,轴承寿命明显降低,摩擦发热对寿命的影响不可忽视。     

高速精密角接触球轴承最小预紧载荷计算

提高主轴刚性和旋转精度 ,控制滚动体的公转和自转打滑 ,应对高速精密角接触球轴承施加一定的预紧载荷。不适当预紧载荷使轴承发热增加 ,降低轴承的疲劳寿命和影响主轴的旋转速度。根据机床主轴的使用要求选择合适的预紧载荷非常重要。本文在分析高速精密角接触球轴承钢球受力的基础上 ,给出了球在沟道中不产生陀螺滑动时应施加的最小预紧载荷。附图 3幅 ,表 1个     

考虑油膜润滑的轮毂轴承弯曲疲劳寿命预测与分析*

为精确分析预测某型轿车轮毂轴承的弯曲疲劳寿命,考虑轴承工作状态下游隙与油膜厚度的关系,以及温度对游隙和油膜厚度的影响,结合点接触弹流油膜厚度计算方法,精确计算其最小油膜厚度值;根据ISO提供的对Lundberg-Palmgren寿命模型修正方法,计算油膜参数和润滑剂黏度比,从而确定修正系数,建立改进的寿命模型。为了验证改进模型的正确性,使用旋转弯曲疲劳寿命试验机进行疲劳试验,试验结果在误差合理区间内,证明研究模型的可靠性。建立轮毂轴承载荷分布分析模型,讨论中心距对最大滚动体载荷的影响,研究轮毂轴承的疲劳寿命在不同纯弯矩载荷和不同车速下随中心距的变化规律。结果表明：弯矩载荷是影响疲劳寿命的主要因素,增加中心距可以延长轴承寿命;轴承润滑条件与轴承转速有关,在一定范围内,转速越高,其内部润滑越充分,使用寿命越长。     

简化等效结构应力法车体焊点疲劳寿命评估应用研究

为简化建模流程和计算过程，引入简化等效结构应力法分析点焊结构的疲劳寿命。首先，介绍简化后的点焊有限元建模及简化等效结构应力法的原理；其次，建立某不锈钢车体(包括点焊接头)的有限元模型，以EN 12663标准中提供的三个方向加速度表示的动态载荷为车体疲劳载荷，对比分析简化等效结构应力法相较其它方法的优势。最后，选取危险部位的12个焊点进行疲劳评估。计算结果表明：基于简化等效结构应力的点焊疲劳预测方法具有较高精度，可以用于点焊车体焊点的疲劳寿命的预测。     

考虑温度影响的角接触球轴承疲劳寿命仿真研究

针对承受热应力和结构应力共同作用下的角接触球轴承,利用ANSYS Workbench软件对其进行疲劳寿命分析。在三维软件Pro/E中建立轴承模型,导入有限元软件ANSYS Workbench中得到轴承的有限元模型,进行热-应力耦合分析,得到轴承温度分布和应力分布;根据零件的材料属性,利用ANSYS Workbench的Fatigue模块分析了轴承的疲劳寿命。根据软件模拟计算得到轴承寿命情况,为机床主轴轴承寿命的预测奠定基础。     

尺寸偏差作用下角接触球轴承载荷分布研究

滚动轴承载荷分布的求解直接关系轴承承载能力、润滑特性、疲劳寿命等性能指标的计算。针对实际加工过程中存在的尺寸偏差,提出了考虑滚动体尺寸偏差的角接触球轴承载荷分布计算模型,分析了尺寸偏差大小、位置、数目、分布方式对轴承载荷分布的影响以及不同游隙下尺寸偏差的影响效果。通过对7218B型角接触球轴承的计算分析得出如下结论:对单个滚动体尺寸偏差而言,滚动体载荷变动量与尺寸偏差值呈线性关系,与滚动所处周向位置相关,但与轴承游隙无关;对多滚动体尺寸偏差而言,尺寸偏差滚动体的分布方式及相对大小均会对载荷分布产生重要影响。     

随机风载下齿轮副接触疲劳裂纹萌生寿命研究

对随机风场进行了模拟,得到了正常发电工况下主轴扭矩的时间历程;建立了齿轮副的三维有限元模型,计算了在静态载荷下齿轮副的应力应变。采用随机载荷雨流计数法对齿轮载荷进行雨流计数,并对结果进行了统计学分析,得到应力均值符合三参数威布尔分布。研究了服从三参数威布尔分布的分布参数对齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明采用随机载荷相对于采用载荷均值齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命疲劳寿命下降,形状参数增大齿轮接触疲劳裂纹萌生寿命增大,尺度参数和位置参数增大齿轮的接触疲劳裂纹萌生寿命减小。     

风电主轴双支承圆锥滚子轴承疲劳寿命计算

针对直驱式风电机组主轴双支承圆锥滚子轴承组合，建立了一种轴承疲劳寿命理论计算方法。首先，在笛卡尔坐标系中对轴承滚道进行数学描述；其次，运用坐标变换原理建立滚子-滚道接触变形与套圈位移之间的数学关系，借助于变形协调条件和受力平衡条件解决滚子载荷分布的静不定求解问题，通过对模型的数值求解得到轴承内部每个滚子的载荷；然后，运用有限长线接触理论建立修形滚子与套圈滚道之间的弹性接触模型，计算得到滚子与滚道之间的接触应力分布和滚道边缘应力修正函数；最后，通过边缘应力修正函数修正当量滚子切片载荷，进而准确计算轴承疲劳寿命。实例分析结果表明：滚子素线修形量对滚子与滚道之间的接触应力分布和轴承疲劳寿命有显著影响，轴承疲劳寿命随滚子凸度系数增大先急剧上升，达到最大值后缓慢下降。