弹流润滑对球轴承滚动体与滚道接触刚度的影响

弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)对球轴承滚动体与滚道的接触刚度有重要的影响.基于弹性流体动力润滑点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道在纯滚动条件下的润滑问题进行了分析,讨论了载荷和滚动速度的变化对滚动体与滚道接触中心油膜厚度和弹性变形的影响.依据数值结果,建立了润滑状态下滚动体与滚道接触力与刚体中心位移的关系,计算了两种滚动条件下滚动体与滚道的润滑接触刚度,并与干接触状态下的结果进行了对比.     

基于Hertz接触理论的深沟球轴承滑动摩擦生热动力学仿真

通过ANSYS/LS-DYNA建立了深沟球轴承的多体接触动力学有限元模型,利用基于赫兹弹性接触理论的椭圆接触区域滑动模型,计算滚珠与滚道间的差动摩擦生热,对深沟球轴承的滑动摩擦升温进行了动态仿真。以6208深沟球轴承为例,轴承温度场的分布结果与实际情况较为吻合,表明仿真模型能较为准确地反映轴承的温升及分布情况。     

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.     

高速角接触球轴承承载及其支承刚度的分析与计算

基于Hertz弹性力学理论、滚动轴承动力学和滚道控制理论,考虑滚动体的离心力以及陀螺力矩影响,建立了高速角接触球轴承所承受的栽荷与径向位移（ux,uy）、轴向位移（uz）和角位移（θx、θy）的关系,从而分析了高速角接触球轴承的承栽能力,计算了高速角接触球轴承承受联合栽荷作用下的轴承位移。求解获得高速角接触球轴承的栽荷一位移关系,在此基础上,采用差分逼近的方法计算,得到高速角接触球轴承多个方向的支承刚度。     

等截面四点接触球轴承承载能力分析

等截面四点接触球轴承是工业设备中核心部件之一，实现两部件之间的载荷传递和相对运转，较高的使用频率、冲击载荷、材料的原始缺陷等极易造成薄壁四点接触球轴承损伤，影响工业设备工作精度和效率。通过赫兹接触理论进行接触应力和接触面积的理论分析，获得滚动体与滚道接触区域接触应力和接触面积的解析解。建立滚动体与滚道接触有限元验证模型，通过与赫兹接触理论进行对比，验证数值模型的有效性。最后，运用验证过的滚动体与滚道接触有限元模型对滚动体与滚道接触区域承载能力进行分析。本文的研究有利于提高工业设备等截面四点接触球轴承承载能力的计算精度，为等截面四点接触球轴承的研发设计和优化设计提供可靠的手段和依据。     

角接触球轴承摩擦力矩波动性分析

针对低摩擦力矩角接触球轴承,利用能量守恒定律,研究角接触球轴承零件工作表面的波纹度对轴承摩擦力矩波动性的影响,从理论上对角接触球轴承零件工作接触表面的波纹度幅值、谐波阶次与轴承摩擦力矩波动性的关系进行分析,给出影响角接触球轴承摩擦力矩波动性的内、外滚道和钢球工作表面的主要波纹度谐波阶次和相应的激振频率,并试验验证.研究...     

成对角接触球轴承摩擦力矩测量装置的设计

角接触球轴承在实际使用中通常成对安装,现有轴承摩擦力矩测量装置一般适用单套轴承,成对角接触球轴承摩擦力矩缺少合适的测量设备。针对这一问题,对滚动轴承摩擦力矩的影响因素进行理论研究与分析计算,在此基础上设计了成对角接触球轴承摩擦力矩测量装置。介绍了成对角接触球轴承摩擦力矩测量装置的原理、技术指标、结构、电气系统、软件系统,并以成对7038角接触球轴承为测试对象进行启动摩擦力矩和动态摩擦力矩测试试验,得到启动摩擦力矩和动态摩擦力矩随轴向载荷增大而增大的变化趋势。     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法.以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性.综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响.结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题.     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法。以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性。综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响。结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题。     

推力球轴承接触问题有限元分析

推力球轴承是被广泛应用的支承机械,用于承受转速较低的轴向载荷.它是由上下座圈、保持架和球体组成的可分离结构,分为单向推力球轴承和双向推力球轴承两种.着重分析了不同尺寸、形状的球形滚动体和橄榄球形滚动体对接触情况下的应力和变形量的影响.使用Pro/E建立实体模型,导入ANSYS进行数值模拟和计算.通过对获得的数值模拟结果和赫兹理论解进行对比,结果表明有限元分析是比较准确而且可靠的.最大接触应力和弹性趋近量取决于滚动体与滚道接触处的主曲率和、主曲率差,与滚动体形状、体积没有直接联系.     

Quasi-static Analysis of Thrust-loaded Angular Contact Ball Bearings Part Ⅱ:Results and Discussion

Ball bearings are widely employed mechanical components characterized by high precision and quality,and usually play important roles in various rotary machines and mechanisms.Many advanced applications require a deep understanding of their various kinematic and tribological characteristics that are essential to predict the fatigue endurance,relieve the vibration and minimize the power dissipation of ball bearings in particular applications.An angular contact ball bearing under a specified operating condition is simulated with the quasi-static/creepage analytical model proposed in the preceding article.The results demonstrate that the ball bearing is a statically determinate system.That the balls spin on both inner and outer races means the ball is controlled by neither the inner nor the outer raceway.The friction between the ball and raceway renders the inner and outer contact angles unequal.The larger the coefficient of friction is,the larger the angle deviation.The tangential traction perpendicular to the rolling direction due to the spin induces a gyro-like rotation of the ball with respect to the raceway even if no inertial effects are considered.The tangential elastic compliance of contacting surfaces gives rise to locked areas within the contact patch and transforms the sliding lines from circles into spirals.The differential slip due to the close conformity of the ball and raceway makes the sliding and traction distributions asymmetric,which will influence the location of the spinning center of the ball with respect to the raceway.The quasi-static/creepage model can be used to reveal the operating behaviors of ball bearings running under steady conditions and to optimize the design of ball bearings for specific applications.     

Multibody contact dynamics on mechanisms with deep groove ball bearing joints

The dynamics of ball bearings are important to fatigue breakage, dynamic performance and motion precision of mechanisms connected by ball bearings joints with multi-clearances. In this study, a new method is proposed for multibody dynamics analysis on mechanisms under the effects of radial internal clearances and impact of balls/cage pockets interactions of ball bearings. Including balls/rings interactions and balls/cage pockets interactions, the three dimensional dynamics models of the crank slider mechanism are established and calculated by generalized-α algorithms on the basis of Hertzian contact theory and penalty function method. The rules of eccentric trajectories of inner and outer ring center for one ball bearing joint are verified with the results calculated by XU’s references. The results of dynamic errors, motion trajectories, dynamic forces are achieved under different speeds, radial clearances and number of ball bearings. The speeds and radial clearances are critical to the dynamic performances and motion precision of mechanisms, especially the number of ball bearings. The number of ball bearings is important to impact force and motion stability of the mechanism.     

机器人用四点接触球轴承旋转精度影响因素

针对机器人用四点接触球轴承旋转精度难以预测和控制的问题,提出了同时考虑轴承内圈沟道和外圈沟道圆度误差的轴承旋转精度数值计算方法。根据轴承内部元件运动学和几何学关系建立轴承旋转精度数值计算模型。使用MATLAB编写轴承旋转精度求解程序,得到内圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、外圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、钢球直径偏差及钢球个数对轴承旋转精度的影响规律。进行了轴承旋转精度试验,验证了仿真结果的正确性。轴承旋转精度涉及很多指标,所研究的四点接触球轴承旋转精度衡量指标指轴承外圈径向跳动。结果表明：轴承外圈径向跳动随着内外沟道圆度误差幅值的增大先平稳后快速增大,随着内圈外沟道圆度误差谐波阶次的增大呈现周期性变化,随着钢球直径偏差的增大呈线性减小,随着轴承内部钢球个数的增大呈指数减小。所建模型解决了四点接触球轴承旋转精度难以进行理论求解的问题,能够准确预测轴承的旋转精度,为四点接触球轴承的精度设计提供了理论基础。     

RV减速器主轴承拟静力学模型简化分析方法

针对RV减速器主轴承球数较多导致求解受力和变形的非线性方程组数量成倍增加,求解速度慢的问题,建立了径向载荷、轴向载荷及力矩载荷联合作用下的五自由度角接触球轴承拟静力学模型,在牛顿-拉弗森算法的基础上,提出了假设相邻几个球的接触角、接触载荷与接触变形一致,计算中将其作为相同零件处理的简化分析方法。并以某减速器用主轴承H76/182RV角接触球轴承为研究对象,对提出的方法进行验证,结果表明该方法可提升计算效率,且计算误差小,适用于不同载荷和转速工况。     

Stability analysis of a rotor bearing system due to surface waviness and number of balls

In the paper, the stability analysis of a rigid rotor supported by ball bearings has been studied. In the analytical formulation, the contacts between balls and races are considered as nonlinear springs, whose stiffnesses are obtained by using Hertzian elastic contact deformation theory. The implicit type numerical integration technique Newmark-β with Newton–Raphson method is used to solve the nonlinear differential equations iteratively. The effects of surface waviness and the varying number of balls on stability of rotor bearing system are observed. All results presented in form of fast fourier transformations show that the vibration characteristics of the rotor and its bearings change, when the bearings operate in different regions of their nonlinear load deflection characteristics. From the analysis, it is implied that the number of balls and number of waves in the ball bearing are two important governing parameters affecting its dynamic behavior.     

特大型负游隙四点接触球轴承拟静力学分析

给出了特大型负游隙四点接触球轴承拟静力学分析的方法,并以某型号转盘轴承为例计算空载时不同负游隙下球与内、外圈之间的法向接触载荷,结果表明:轴承四个接触点处的接触载荷随负游隙绝对值的增大而增大,负游隙的微小变化对接触力的影响很大,可以通过使负游隙绝对值略微增大来提高轴承的启动摩擦力矩.     

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。     

钢球全表面展开原理及方法

针对轴承用钢球表面缺陷检测的生产需求,以实现球面全展开为目标,提出球面螺旋线运动展开原理。首先,设计实现钢球全表面展开的倾斜轴锥面驱动体,并建立其锥面模型;分析展开过程中球面上一点的运动参数,建立钢球和驱动体的接触约束模型,采用迭代法求解拟合出驱动体锥面上接触点的运动轨迹模型;为保证钢球全表面展开,进一步分析球面上接触轨迹,利用弧长积分得到展开过程中球面上的接触轨迹曲线模型;最后通过仿真技术和物理样机试验对钢球展开过程进行分析测试,验证了理论分析结果的正确性。提出的球面展开理论及方法可以应用到高精密轴承球类滚动体的表面缺陷检测设备,也可对其他球类物体的检测提供理论参考。     

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。