滚子修形及凸度量对弹流油膜的影响

本文通过了不同修形和凸度量滚子的静态和动态光干涉图片,分析了修形和凸度量对滚子弹同膜形态和接触压力分布的影响,指出滚子表面和加工精度对滚子的使用寿命有限大影响;对数修形滚子接触副间的压力分布要优于其他两种滚子;对数母线子在给定的工况条件下,存在一个使滚子轴向油膜厚度和接触压力分布最为均匀的量佳凸度量。     

滚子端面误差对弹流润滑影响的实验观测

工程中滚子的端面误差会引起修形凸度量和摩擦副实际接触长度发生变化,从而改变有限长线接触滚子弹流润滑的膜形、膜厚。为了揭示滚子端面误差对弹流润滑油膜的影响,采用对数滚子进行实验研究,观测滚子摩擦副弹流润滑状态的油膜厚度和形状。结果表明：当外载荷引起滚子的弹性变形量与修形凸度量相当时,滚子端面误差实际改变了滚子摩擦副的接触长度,对线接触端部弹流润滑油膜有较大的影响,位于滚子端部的最小油膜厚度、封闭的牛顿环呈现异常波动,“边缘效应”加剧;当外载荷引起滚子的弹性变形量明显小于修形凸度量时,滚子摩擦副的实际接触长度不发生变化,滚子端部最小接触压力与出口颈缩区接触压力基本相等,没有出现“边缘效应”,滚子端面误差对弹流润滑油膜不产生影响。     

滚子修形对轴承性能影响的研究

为了提高滚子轴承的工作寿命和承载能力，普遍采用滚子修形。本文研究了直线滚子、全凸滚子、凸弧－直线滚子和对数滚子的母线方程及修形参数，在相同的工况条件下，分析计算了这四种滚子的接触应力沿接触线的变化情况，得出了对数滚子具有最佳受载状态的结论。并以提高轴承工作寿命为目标，建立了确定最佳修形量的数学模型，分析了修形量对轴承受载特性的影响，得出了滚子合理修形可以显著改善高速滚子轴承受载状态的结论     

高速铁路客车圆锥滚子轴承滚子的凸度分析

以高速铁路客车圆锥滚子轴承为研究对象,采用有限元法研究不同凸形和凸度量对滚子与滚道之间接触应力及应力分布的影响,通过计算分析确定圆锥滚子轴承滚子合理的凸形和凸度量。分析结果表明,对数母线型滚子和合理的凸度量能降低滚子与滚道接触引起的边界应力集中,而且一定的载荷都会对应一个较优的凸度量区间,凸度量过大或过小不但没有降低边界应力集中,反而会引起滚子端部和中间的应力差值,减弱滚子沿轴线方向应力分布的均匀性。     

对数修形圆锥滚子的弹流润滑分析

考虑接触体表面的弹性变形效应与润滑剂的压粘效应,建立圆锥滚子轴承的弹性流体动力润滑模型;并进行了完全数值解分析,得到了流体动压力分布、油膜形状与表面层内Mises应力分布。分析了对数修形圆锥滚子的弹流润滑特性。结果表明,直母线的圆锥滚子的弹流压力分布在滚子两端存在压力峰,并在滚子表层有应力集中现象;而对数母线的滚子在两端区域没有很高的压力峰和应力集中。滚子大端的流体动压力较高,而滚子的小端压力较低;在滚子的两端区域存在较小的油膜厚度,而且滚子小端的油膜厚度更薄;对数修形的圆锥滚子的最小油膜厚度增大,而中心油膜厚度减小;总体上对数修形滚子的弹流润滑状态得到改善。     

修形滚子凸型对润滑油膜的影响

本文以滚子类轴承为研究对象,初步探讨了等温油润滑条件下,三种光滑表面修形滚子凸型对有限长线接触弹流油膜形状、油膜厚度和油膜压力分布的影响,其结果可为工程上确定最优修形滚子凸型提供更为充分的理论依据。     

工况对盾构机主驱动轴承润滑特性的影响

以某隧道工程实际工况条件为例,建立盾构机主驱动轴承载荷分布计算模型和等温线接触弹流润滑模型,通过数值分析得到极限工况和占比99.9%的工况条件下盾构机主驱动轴承的油膜厚度及油膜压力分布;依据实际工况条件分析不同工况对轴承油膜厚度、油膜压力的影响规律,以及滚子所处位置不同时滚子负载与油膜压力和膜厚之间的变化关系。结果表明：不同工况下主轴承油膜厚度、油膜压力分布规律相似,均出现二次峰值;同一工况下,随着滚子于主轴承所处位置不同,油膜压力及膜厚最值随滚子负载的增大而减小;同一位置处二者最值随主轴承受力的增大而减小。     

凸度滚子重载变速工况弹流润滑的实验研究

用线接触光弹流实验装置,对数凸度滚子重载变速工况进行实验研究。实验时载荷为0.92GPa,滚子的卷吸速度按正弦规律变化。结果表明:重载变速工况下润滑油膜的变化受到挤压效应和楔形效应的作用,呈现明显的马蹄形弹流特征,滚子端部出现闭合效应;当载荷足够大时,对数凸型滚子弹流润滑状态下的油膜沿轴向分布也会呈现不均匀,出现明显的"边缘效应"。因此在对滚子轮廓的凸度量设计时,需要考虑滚子轴向的最大接触应力,工作时的载荷不应大于这个值。     

歪斜状况下对数修形圆锥滚子轴承的凸度分析与仿真

针对对数修形的高铁圆锥滚子轴承在运行时滚子产生的歪斜现象,根据弹性接触理论,建立了圆锥滚子轴承滚子与内/外滚道在歪斜状况下的接触几何模型。利用切片法对单个滚子/滚道进行数值计算,分析了歪斜对滚子接触应力分布的影响,计算了歪斜状况下滚子的最佳凸度量。通过MATLAB仿真得出,歪斜角较小时,增加凸度量可降低歪斜效应引起的应力集中,歪斜角较大时,修形的方法不能改善滚子的应力集中,应避免滚子大角度歪斜。     

富/乏油下滚子修形对圆柱滚子轴承剪切应力的影响

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况.结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02％和10.58％;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95％和17％.因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力.     

ELASTOHYDRODYNAMIC LUBRICATION OF LOGARITHMIC PROFILE ROLLER CONTACTS

0 INTRODUCTIONThe profiled roller contacts are widely used inheavy radial load and high rotational speed conditionsfOr overcoming the problems of edge effects caused bytheir finite length and by misal ig nment. E x tensivemathematical analyses['] and computer ..lc.lati...[2Jhave shown that the most favorable effect in respectof edge stress reduction is obtained when thegeneratrix of roller contacts corresPOnds to a certainlogarithmic function. But the theoretical basis of theseodculatbo …     

Optimized Logarithmic Roller Crowning Design of Cylindrical Roller Bearings and Its Experimental Demonstration

A logarithmic profile is essentially an optimal geometry for rolling machine elements such as bearing rollers and raceways. Under most conditions of loading, it yields lower stresses to give longer endurance. Lundberg first suggested the basic profile, and some researchers followed him by modifying it to satisfy engineering requirements. In this article, the authors propose a mathematical optimization method for logarithmic profiles in roller bearing applications. Moreover, rolling contact fatigue life tests are carried out to make a comparison among logarithmically crowned, standard partially crowned, and modified partially crowned rollers. Results show that the logarithmically crowned rollers are beyond the modified partially crowned rollers in fatigue life, especially in poor lubrication conditions, although the logarithmic rollers require less workload to process the crowning.     

倒角参数对滚子弹流润滑性能的影响研究

工程上常对滚子摩擦副的滚子进行端部倒角,倒角参数包括倒角长度与倒角半径。取润滑油为Eyring流体,用多重网格技术研究了此类滚子的弹流润滑性能,研究表明:最小膜厚位置可能出现在修形起始位置和滚子最边缘。当最小膜厚出现在修形起始位置时为正常工作状态;当最小膜厚出现在滚子最边缘时膜厚很薄,即将润滑失效。进而分别讨论了倒角长度和倒角半径对弹流润滑性能的影响,研究表明:应根据工况参数通过弹流计算设计端部倒角参数,以优化滚子的润滑状态和载荷分布,实现全膜润滑。     

Effect of Roller Geometry on Roller Bearing Load–Life Relation

Cylindrical roller bearings typically employ roller profile modification to equalize the load distribution, minimize the stress concentration at roller ends, and allow for a small amount of misalignment. The 1947 Lundberg-Palmgren analysis reported an inverse fourth-power relation between load and life for roller bearings with line contact. In 1952, Lundberg and Palmgren changed their load–life exponent to 10/3 for roller bearings, assuming mixed line and point contacts. The effect of the roller–crown profile was reanalyzed in this article to determine the actual load–life relation for modified roller profiles. For uncrowned rollers (line contact), the load–life exponent is p = 4, in agreement with the 1947 Lundberg-Palmgren value, but crowning reduces the value of the exponent, p. The lives of modern roller bearings made from vacuum-processed steels significantly exceed those predicted by the Lundberg-Palmgren theory. The Zaretsky rolling-element bearing life model of 1996 produces a load–life exponent of p = 5 for flat rollers, which is more consistent with test data. For the Zaretsky model with fully crowned rollers, p = 4.3. For an aerospace profile and chamfered rollers, p = 4.6. Using the 1952 Lundberg-Palmgren value p = 10/3, the value incorporated in ANSI/ABMA and ISO bearing standards, can create significant life calculation errors for roller bearings.     

VC轧辊的承载特性研究

对控制压力与轧制力共同作用下的VC(variable crown)轧辊的承载特性进行了研究。基于所开发的VC轧辊系统,分析了辊缝形状和辊缝凸度与轧制力及控制压力的关系,提出了临界最大控制轧制力的概念。研究结果表明:当轧制力小于轧辊系统的最大临界控制轧制力时,其板形控制能力优于同规格的实心平辊;当控制压力较大且轧制力较小时,轧辊系统可以实现零凸度或负凸度的负载辊缝。     

对数滚子偏斜时的弹流润滑研究

针对工程上滚子摩擦副偏斜的问题,研究了对数滚子偏斜时的弹流润滑特性。研究表明,偏斜后接触区出现大端和小端,大端处的压力增大而膜厚减小,小端处的压力减小而膜厚增大,并且这一趋势随着偏斜角的增大而趋于明显。偏斜现象总体上将恶化滚子的润滑状态。在同样的偏斜角下,滚子长径比越大,偏斜的影响越显著。适当增大对数滚子的凸度量可减弱偏斜现象的影响,因此,对于易发生偏斜的工况,设计时可适当增大滚子凸度量以补偿偏斜因素的影响。     

圆锥滚子贯穿式超精研机理分析

传统认为圆锥滚子贯穿式超精中，超精导辊螺旋面全长保持一个工作角度，即导辊单角度超精时，滚子的上素线应保持水平状态。分析认为，上素线保持水平状态不是滚子的理想姿态，理想姿态是小端略高的状态，并分析滚子的凸度超精加工机理和影响凸度对称性及凸度量大小的因素。     

圆柱滚子轴承滚动体新的修形曲线

基于对传统修形理论的认识，用有限元方法对滚动轴承进行分析，提出了新的修形方法，获得了滚动体新的修形曲线，并给出新的修形曲线的一个算例，有限元分析表明，指数曲线与对数曲线一样，可以避免滚子两端的边界应力集中。     

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"。