四列角接触球轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型,并以某型号四列角接触球轴承为例,对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析。结果表明:对于四列角接触球轴承,根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪;对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动;存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。     

轴承半圈偏沟位置测量

轴承半圈偏沟位置测量王贵安（哈尔滨轴承总厂技术开发部，１５００３０）目前对四点接触球轴承双半圈的半圈沟位置（即沟曲率半径圆心至小端面距离）测量还是个难题。现以四点接触球轴承双半内圈不等沟曲率半径偏沟位置为例，探讨其测量原理和方法。图１所示是我厂生产的...     

低噪音深沟球轴承振动特性研究

在滚动轴承动力学分析理论基础上建立含轴承零件工作表面波纹度的深沟球轴承动力学数学模型,并以某型号低噪音深沟球轴承为例,对不同结构参数、工况参数及谐波参数下低噪音深沟球轴承的振动特性进行理论分析。结果表明,合理选取径向游隙、内外沟曲率半径系数及保持架兜孔间隙等参数能使轴承本身达到减振降噪目的;振动值随轴承宽度增加逐渐减小;施加一定轴向载荷能有效降低轴承振动;存在的合理转速使用范围能有效降低轴承振动;内外滚道谐波阶次等于钢球数目整数倍时,轴承振动明显加剧;外滚道激励谐波对应的激励频率为kzfc,内滚道激励谐波对应的激励频率为kzfc+fs;偶次谐波阶次钢球表面波纹度对轴承振动有激励作用;轴承旋转套圈会激励更大的轴承振动值;瞬时载荷增加或瞬时速度提高均会致轴承振动增大。     

印刷包装设备常用深沟球轴承参数对性能的影响

目的为轴承设计和公差选用提供理论依据与指导,有效解决轴承精密公差的选用问题。方法以高速糊盒机中6300型号的深沟球轴承为具体分析实例,建立深沟球轴承的数学模型,分析轴承参数微量变化带来的影响及其变化规律,并通过软件进行仿真分析与验证。结果深沟球轴承的疲劳寿命、刚度与滚子数量、直径及其内外圈曲率半径有着密切联系,其中轴承疲劳寿命对滚子数量和滚子直径变化表现敏感,寿命的增加量达到77.78%,轴承径向刚度对轴承滚子数量的变化很敏感,刚度的增加量为23.08%,而轴承轴向刚度对滚子直径和套圈曲率半径的变化较为明显,刚度的增加量分别为38.29%和15.1%。结论在一定范围内应尽量选取和设计滚子数量较多、直径较大、内外圈曲率半径较小的深沟球轴承,使其疲劳寿命与刚度性能达到最优。     

含轴承倾斜不对中的行星轮系‑转子系统动态特性研究EI北大核心CSCD

针对某履带车辆汇流行星排传动系统支撑轴承存在的安装不对中问题,建立了含轴承倾斜不对中的行星轮系⁃转子系统动力学方程。理论推导了可考虑球轴承分别处于内/外圈倾斜不对中故障条件下的轴承力模型。将该模型与行星轮系集中质量模型以及转子有限元模型耦合,得到了行星排传动系统动力学模型。分析了轴承不对中对系统动态特性的影响,并讨论了滚道曲率半径和轴承间隙等参数对系统动力学特性的演变规律。结果表明,倾斜不对中使轴承接触力急剧增大;接触角、接触刚度、轴承间隙产生周期性波动;变柔度振动频率幅值增大,系统振幅降低。提高滚道曲率半径和轴承初始间隙会增大变柔度振动。但适当选择较大的轴承间隙,可抵消轴承安装不对中造成的不利影响。     

温变配合间隙对全陶瓷球轴承-转子系统动态特性影响分析

针对全陶瓷球轴承热变形小,在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点,建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型。将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,考虑温变配合间隙的动力学模型能够准确模拟全陶瓷角接触球轴承在不同工作温度下的动态特性。随着工作温度的升高,全陶瓷球轴承振动整体呈现增大趋势,且振动幅度呈现非线性变化趋势。在全陶瓷球轴承外圈与轴承座配合处适当采用紧配合有助于减小高温下轴承外圈与轴承座之间配合间隙,提升变温工况下全陶瓷球轴承回转精度。研究工作可为全陶瓷球轴承状态分析提供参考,并为全陶瓷球轴承-转子系统优化设计提供理论依据。     

深沟球轴承三维非线性时变振动特性研究

为了深入揭示滚动轴承的振动特性,本文以深沟球轴承6304为研究对象,考虑轴承座和套圈变形对轴承振动的影响,建立了轴承-轴承座系统全柔体三维接触非线性动态有限元分析模型。针对轴承刚度的非线性特征,提出了轴承时变刚度计算方法,研究了转动过程中的滚动轴承刚度的时变特性。在充分考虑时变刚度、径向游隙以及非线性接触等非线性因素的基础上,对深沟球轴承进行了转动过程非线性数值仿真,获得了轴承内、外圈和滚动体等结构零件的振动加速度,并分析了轴承内、外圈和滚动体的时域和频域振动特征以及游隙对轴承振动特性的影响,为轴承的减振降噪和运行状态监测提供了理论分析依据。     

考虑转子系统耦合影响的球轴承动态性能多目标优化设计

考虑滚动轴承与转子系统动态性能的耦合影响,使用有限单元法建立包含转轴、轴承、圆盘等单元的动力学方程组,转子响应达到稳定值后,再根据滚动轴承拟动力学模型计算滚动轴承的动态性能参数。以额定动负荷、支承刚度、旋滚比为目标,基于NSGA II遗传算法进行多目标优化设计,分析结构参数对轴承动态性能的影响。以某转子系统的支承轴承为例进行计算,结果表明外圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度增大、旋滚比增大;内圈沟曲率半径系数增大则额定动负荷减小、径向刚度减小、旋滚比减小;滚动体直径增大则额定动负荷增大、刚度增大、旋滚比增大,内圈沟曲率半径系数变化对动态性能优化结果影响最明显。高速转子系统中,为获取较好的支承动态性能,应考虑耦合影响对支承轴承进行多目标优化设计。     

基于ANSYS/LS-DYNA的6201深沟球轴承动力学仿真与分析

以6201型深沟球轴承为研究对象,在CATIA中建立轴承的三维简化模型,然后导入ANSYS/LS-DYNA中进行有限元分析,研究了工况条件以及沟曲率半径对轴承振动的影响。其中,利用该模型获得的滚动体自转、公转速度与理论值一致性良好,说明该分析方法是可行的。     

球径误差对轴承声学特性影响的仿真研究

球轴承中的钢球在加工制造过程中往往存在直径误差，该误差会对轴承的振动、噪声等动态性能产生重要影响，而目前对于轴承的噪声产生机理以及控制也是学术界的一个重要研究课题。针对在装配轴承时如何合理排布存在直径误差的钢球以有效降低轴承噪声这一问题，以QJ211四点接触球轴承为研究对象，首先采用Workbench对含有不同球径误差的轴承进行瞬态动力学分析，计算轴承结构振动响应；然后基于声学有限元方法，利用声学软件Virtual. Lab Acoustics对轴承进行结构声学仿真，得到不同工况下的滚动轴承的声压频率响应；最后提取各工况的有效声压数据对比分析。研究结果表明：不同的球径误差值大小、存在直径误差钢球数量和钢球的排布方式都会对滚动轴承的噪声特性产生一定影响。     

深沟球轴承系列特征频率计算分析

深沟球轴承作为旋转机械中的重要零件,其运行状态直接影响机器的性能和寿命。对SKF 60200系列深沟球轴承各部件固有频率进行计算,得到各阶固有频率随轴承尺寸变化的趋势;对深沟球轴承各部件的故障通过频率进行统计分析,得到了轴承故障通过频率的分布情况;以6205-2RS JEM SKF深沟球轴承为对象,分析轴承外圈故障状态下和正常状态下振动信号的特征,为轴承的故障特征分析提供指导。     

时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承振动特性分析

基于滚动轴承动力学理论，建立了时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承非线性动力学方程组，采用Gear Stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解，就球轴承的结构参数和工况参数对球轴承振动特性的影响进行了分析。结果表明：时变载荷激励下球轴承的振动响应频率以时变载荷频率为主，表现出强迫振动，且振动速度幅值远高于恒定载荷下轴承振动速度幅值；结构参数中，原始径向游隙对球轴承振动特性影响显著，采取零游隙或负游隙能够有效地抑制时变载荷对轴承的冲击；保持架兜孔间隙对轴承振动影响较小，存在最优的保持架兜孔间隙使得保持架振动最小；考虑时变载荷的影响，对空调滑片式压缩机用球轴承施加0.3%～0.6%额定动载荷的轴向预紧力可实现降低轴承振动目的。     

有局部缺陷的滚动体中介轴承动力学建模及仿真研究

在考虑径向间隙及滚动体缺陷通过内、外圈时接触变形量发生变化基础上,建立两种支承形式下滚动体含单一故障缺陷的中介轴承动力学模型。对比研究不同支承形式及内、外圈不同旋转方向对中介轴承振动影响。结果表明,采用内圈支承于高压转子、外圈支承于低压转子结构振幅大于内圈支承于低压转子、外圈支承于高压转子结构;内、外圈同向旋转振幅大于反向旋转;内、外圈反向旋转冲击振幅小不利于发现故障,反向旋转时缺陷冲击滚道频繁,同等运行条件下,反向旋转中介轴承潜在危险更大;保持架旋转频率为中介轴承振动信号的主要调制频率,且内、外圈反向旋转较同向旋转调制效果更强烈。     

深沟球轴承损伤动力学建模与识别方法研究

基于Hertz接触理论,考虑到离心力对滚动体与内外圈接触力的影响,建立轴-轴承-轴承座的五自由度动力学模型。构建了缺陷边缘演变引起时变位移激励与缺陷尺寸之间关系的表达式,将时变位移函数与五自由度深沟球轴承动力学模型结合,建立了深沟球轴承的损伤转子动力学模型。用数值分析的方法对内圈、外圈的单一故障动力模型进行仿真,并分析了不同的损伤区大小对深沟球轴承振动的影响。仿真和试验结果包络分析后的结果表明本文所建深沟球轴承损伤动力学模型的准确性。     

结构参数对轴承振动噪声的影响

根据非线性力学和声学理论,建立轴承结构本身产生振动噪声的数学模型,分析轴承结构参数（径向游隙、沟道曲率半径、钢球个数）对轴承振动噪声的影响。研究表明：径向游隙对轴承振动噪声的影响最为显著,并呈现很好的线性关系。沟道曲率半径对振动噪声的影响复杂,它对轴承振动位移和速度最大幅值的影响各不相同,随着沟道曲率半径的增加,最大声压、最大声压级逐渐减小;从整体出发,在符合设计条件的前提下,减小钢球个数可以减小轴承的振动噪声。 x方向的振动噪声远大于y方向,由此,结构参数对x方向的振动噪声的影响更为显著。通过改变结构参数来减振降噪,比起传统方法简单、可行、有效,减少制造成本,为以后轴承减振降噪提供一种新的方向和一定的参考依据。     

考虑润滑和波纹度影响的球轴承径向刚度

建立了考虑波纹度影响的球轴承非线性振动模型,该模型可以用来仿真球轴承的径向刚度。该模型考虑了外圈的五个自由度,并且还同时考虑了流体弹性动力润滑(EHD)油膜的影响。仿真结果表明球轴承表面的波纹度使得球轴承的刚度发生周期性的改变,油膜虽然增大了刚度,但也只是增加了不到1%。最后还通过实验验证了润滑对轴承径向刚度的影响。     

深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析

综合考虑轴承径向载荷及转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了深沟球轴承多体动力接触有限元模型;以显式动力学有限元法为基础,采用全积分单元算法控制沙漏,设置质量缩放系数缩减计算时间,对内圈施加不同转速时的深沟球轴承进行动力接触分析,得出了深沟球轴承运转过程的动态响应及滚动体的应力分布。滚动体的最大和最小线速度分别出现在与内、外圈接触点上,各转速下滚动体与内圈接触的应力基本相同,滚动体与外圈接触的应力随转速增高而相应增大,滚动体与外圈间接触力的波动大于内圈,而滚动体与保持架间的作用力较小。研究表明,ANSYS/LS-DYNA是分析轴承运转过程动力接触问题十分有效的工具。     

考虑挠度的宽温域陶瓷轴承转子系统动态特性分析

宽温域下陶瓷轴承外圈与轴承座之间配合间隙发生变化,同时转子质量对轴特别是细长轴会产生挠度影响,导致轴与轴承接触处力的边界条件发生变化,对轴承性能有很大影响。建立一种考虑挠度变化对宽温域内轴承转子系统影响的动力学模型,将轴承座与陶瓷轴承的热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件,最后引入挠度因素改变轴与轴承接触处力的边界条件,来对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。考虑轴承工作温度以及转轴挠度变化,对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,挠度的产生使宽温域内全陶瓷轴承径向竖直正方向振动幅值减小,导致系统运行不稳定。研究结果对全陶瓷轴承动力学分析提供参考,并为提高陶瓷轴承转子系统稳定性提供理论依据。     

深沟球轴承在磨损条件下的动态特性研究

以6201轴承为研究对象建立一个4自由度的动力学模型。利用MATLAB和Runge-Kutta方法求解深沟球轴承的位移、速度及加速度的振动特性。通过计算滚动体通过外圈的频率理论计算值与模型的仿真值可知,理论计算值与仿真值具有较好的一致性。通过测振仪测量深沟球轴承的振动加速度值,测量值与仿真值相一致;利用此测量模型,进行研究磨损后径向游隙和波纹度对轴承振动的影响,结果表明,此方法是一种研究轴承振动非常有效的方法。     

轴箱轴承缺陷状态下的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立了一高速车辆出现轴箱轴承早期缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑了轴承的内、外圈以及滚子表面早期缺陷对车辆垂向振动特性的影响。仿真结果表明：当轴承表面出现早期缺陷时,轴箱振动加速度显著增大,而构架的加速度变化不大;当内外圈以及滚子缺陷尺寸（缺陷宽度和深度）相等时,轴承外圈缺陷对轴箱的加速度幅值影响最大,轴承滚子缺陷对轴箱加速度幅值影响最小;随着早期缺陷宽度的增加,3种轴承缺陷下的轴箱加速度幅值均逐渐变大;轴承早期缺陷能够引起轴箱的高频振动,但对车辆的平稳性影响甚微。