机器人用薄壁角接触球轴承动态特性分析

机器人用薄壁角接触球轴承壁薄,易于发生较大形变。采用LS-DYNA软件建立了该轴承模型,进行轴承动态特性研究。研究发现,该轴承运转过程中,钢球组稳定运转但时而伴随有较大的速度波动和应力冲击;径向载荷承载区域及最大应力的变化总体都呈现先增加后减小,最终趋于稳定;钢球和内外滚道处的最大应力值及出现的位置一直处于动态变化,并非一直位于径向载荷指向的最下部,整体应力分布沿径载方向最下部处向两边呈波动递减的趋势。对轴承在不同转速、轴向载荷、径向载荷下的振动情况分析,应控制轴承的轴向载荷不超过2500N,径向载荷不超过轴向载荷的两倍,转速不应超过16r/s。     

精密机床角接触球轴承打滑特性仿真分析

以H7006C角接触球轴承为研究对象,通过ADAMS多体动力学软件建立考虑润滑作用下的轴承刚柔耦合多体动力学模型,分析了内圈转速、轴向载荷和径向载荷对轴承打滑特性的影响,结果表明:保持架打滑率随转速的增大而增加,随轴向载荷和径向载荷的增大而减小,且轴向载荷对保持架打滑率的影响更为显著。     

角接触球轴承多体动力学分析

利用ADAMS软件建立了套圈、钢球和保持架的角接触球轴承多体接触动力学仿真模型,在不同转速、径向力和引导游隙下,运用ADAMS软件仿真分析了角接触球轴承的动力学性能、保持架的波动冲击和稳定性,讨论了角接触球轴承的接触力、保持架的角加速度及其质心运动轨迹等的仿真结果。研究结果表明,保持架的波动和稳定性与角接触球轴承的运动速度、引导间隙和载荷等因素相关。多体动力学模型和分析结果为不同工况下使用的角接触球轴承的动态设计和疲劳寿命提供了参考方法。     

角接触球轴承保持架稳定性分析

基于Hertz接触理论和弹性流体润滑理论,计算得到了轴承的Hertz接触刚度和油膜润滑等效接触刚度。定义了钢球、套圈滚道和保持架接触碰撞关系,运用ADAMS建立计及油膜润滑等效刚度的角接触球轴承多体动力学分析模型。计算了动态接触力、转速和径向载荷对油膜刚度的影响规律,分析了结构参数和载荷参数对角接触球轴承保持架的打滑现象和运动稳定性的影响规律。结果表明:润滑作用下载荷区接触力峰值较干接触模型大且进入载荷区时间晚周期相对滞后。无论是内圈引导还是外圈引导,引导间隙增大保持架打滑率减小,保持架质心轨迹运动范围变大,兜孔间隙增大保持架打滑率变大。外圈引导下转速越高保持架打滑率越大、保持架质心运动范围变大。径向载荷增大,保持架所达到稳定转速时间变短并且打滑率降低。     

大轴重铁路货车轴承保持架动力学特性分析

基于ADAMS建立大轴重铁路货车轴承动力学模型,分析保持架的动力学特性,研究轴承转速、载荷对大轴重铁路货车轴承保持架动力学特性的影响。结果表明:轴承两列保持架运动及接触载荷相差不大;随转速增大,轴承保持架运动及接触载荷幅值明显增大;径向载荷对保持架运动及接触载荷无明显影响。     

双列调心凹面滚子轴承接触载荷分析

在考虑滚子与套圈、滚子与保持架以及保持架与引导套圈作用力的条件下,建立双列调心凹面滚子轴承动力学模型。以某双列调心凹面滚子轴承为研究对象,与静力学分析模型滚子最大接触载荷计算结果对比,验证了模型的正确性。并分析了工况条件(轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩、转速)和结构参数(滚子数量、滚子长度、径向游隙)对滚子最大接触载荷的影响,结果表明:随轴向载荷增大,一列滚子受力增大,另一列滚子受力减小;随径向载荷增大,滚子最大接触载荷增大;随倾覆力矩增大,2列滚子接触载荷几乎不变;随转速增大,滚子最大接触载荷增大;随滚子数量增多和滚子长度增加,滚子最大接触载荷减小;随径向游隙增大,滚子最大接触载荷呈先减小后增大趋势。     

角接触球轴承保持架动态特性有限元分析

为对保持架动态特性进行分析,基于ABAQUS建立角接触球轴承有限元模型,通过施加不同的转速和载荷进行动力学仿真,从保持架质心运动轨迹和质心涡动速度偏差比两方面对其动态特性进行分析。结果表明:轴承仅承受轴向载荷时,保持架稳定性随轴向载荷增大先提高后降低;同时承受轴向载荷和径向载荷时,轴向载荷和转速增大可提高保持架稳定性;径向载荷增大时,保持架稳定性降低,且径向载荷对保持架动态特性影响比轴向载荷大。     

加速过程角接触球轴承保持架动态特性分析

角接触球轴承是数控机床进给系统中的重要零部件,其加速过程转速的变化对其动态性能影响很大。以角接触球轴承7603025为研究对象,建立了角接触球轴承的多刚体动力学分析模型。采用Adams对角接触球轴承在不同径向载荷、轴向载荷和角加速度条件下的加速过程进行了动态仿真,研究了径向载荷、轴向载荷和角加速度三个工况参数对其加速过程保持架的转速、质心轨迹,以及单个滚球与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,径向载荷与角加速度的增大会导致滚球对保持架冲击力变大,从而造成加速过程中保持架转速的波动变大和保持架质心运动不平稳;轴向载荷的增大会导致滚球对保持架碰撞力变小,从而使得加速过程中保持架转速的波动变小和保持架质心运动更平稳。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立的动力学分析模型的有效性。     

联合载荷下高速角接触球轴承动刚度分析

考虑惯性载荷,建立高速角接触球轴承拟静力学分析模型,计算轴承动刚度。以B7008C角接触球轴承为例,分析不同载荷及转速对轴承的接触状态及动刚度的影响,结果表明:较大的径向载荷,较小的轴向载荷及过高的转速会使部分球与沟道分离,接触球数量减少,对轴承轴向刚度影响较小,但会导致轴承径向刚度发生突变。     

滚道形状对四点接触球轴承力学性能的影响

涡轮钻具用四点接触球轴承为特殊设计的非标轴承,其在恶劣的工况下高速旋转,需承受较大的轴向载荷和轻微的径向载荷,是涡轮钻具中最薄弱的环节,直接影响着涡轮钻具的性能和工作寿命。用Pro/E对涡轮钻具轴承滚道和钢球的接触进行三维建模后,利用ANSYS分析了轴向力作用下轴承内部的接触状态和不同形状滚道下钢球的变化和磨损,讨论了轴向力、滚道形状与钢球各参数之间的关系,从而得出了最佳滚道形状。     

基于球-滚道非完全接触状态下的球轴承载荷分布计算及刚度特性研究

针对非完全接触状态下的球轴承建模及特性分析,提出新的初始位置假设,并结合球-滚道接触状态判定准则建立了不同载荷(轴向、径向及联合载荷)条件下高速球轴承的通用分析模型。在此基础上,运用球轴承刚度矩阵解析计算方法,构建嵌套式Newton-Raphson迭代算法,实现上述模型求解,并针对不同工况条件下的球轴承的内部载荷分布及刚度特性展开分析。计算结果表明,所得结果相比于Jones-Harris模型更具合理性和适用性,且轴承内部载荷分布及刚度特性受轴承外部载荷条件及内部接触状态共同作用,轴承内部接触区滚珠个数随轴承间隙、外部载荷及转速大小变化而改变,进而引起轴承刚度突变。此外,适当增加轴向载荷可有效改善轴承内部载荷分布及增加接触区滚珠个数。     

三点接触球轴承打滑动力学分析与验证

三点接触球轴承是航空发动机中的关键基础件。目前对三点接触球轴承的仿真分析多基于拟静力学模型,对于打滑、擦伤等特殊行为缺乏解释,而滚球打滑易引起滚道磨损、蹭伤等故障。在对轴承元件进行受力分析的基础上,引入滚球与左右半内圈的接触状态判断条件,采用动力学方法对三点接触球轴承进行了打滑分析。然后,分析了设计接触角及运行参数对轴承打滑率的影响。最后,通过实验研究了滚球通过内圈频率及滚球公转转速随轴向载荷及内圈转速的变化规律,并与动力学模型仿真值进行对比验证了方法的有效性。研究结果表明：轴向载荷越小或转速越高,打滑率越大;在转速和载荷工况条件相同的情况下,轴承打滑率随着设计接触角的增加而增加;而在不同转速工况下,轴承发生打滑的轴向载荷临界值不同,其数值随转速的升高而增加。     

双列角接触球轴承的载荷分析

基于弹性接触理论,建立了双列角接触球轴承弹性接触模型,利用Neton-Raphson法计算了轴承钢球和滚道的接触载荷,分析了径向载荷、轴向载荷与力矩载荷作用下的接触载荷分布和接触角的变化。结果表明:受纯径向力时,两列轴承的承载情况相同;受纯中心轴向力时,仅单列轴承受载;当外载荷考虑力矩时,两列轴承同时受载,且载荷主要作用在一列轴承上;钢球与内滚道的接触载荷会随着外载荷的增大而增大,但接触角变化情况与它们的接触载荷大小并不直接相关。     

低噪声深沟球轴承仿真分析

在深沟球轴承动力学分析基础上,建立了低噪声深沟球轴承动态性能仿真数学模型,利用ADAMS多体动力学分析软件,开发了低噪声深沟球轴承仿真分析软件,对6205型低噪声深沟球轴承进行了仿真分析,探究了轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数,保持架兜孔引导间隙,保持架偏心距,轴向、径向载荷以及转速等参数对轴承振动的影响,结果表明:轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数对轴承本底振动有较大影响;合理的保持架兜孔形状以及兜孔半径均可减小轴承振动;施加一定的轴向载荷能够有效减小轴承振动,提高轴承寿命。     

不同工况下风电机组主轴轴承动态特性研究

为获得风电机组主轴轴承在不同工况下的动态特性,以某汽轮厂1.5 MW风电机组为例,对主轴进行抽象简化,根据叶素理论推导出主轴轴承所承受的轴向载荷和径向载荷。利用UG软件建立主轴轴承模型,导入Adams中建立主轴轴承多刚体动力学模型,对三种不同工况下主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用进行分析。结果表明:在风机紧急刹车阶段,主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用力最大,转速突变阶段次之,启动至平稳阶段最小。     

角接触球轴承保持架稳定性及其摩擦力矩研究

分析了轴向载荷、径向载荷、转速等工况参数和引导间隙、沟曲率系数等结构参数对角接触球轴承保持架稳定性的影响,并得出以下结论:轴向载荷或转速的增加使保持架稳定性提高;径向载荷和间隙比的增加会使保持架稳定性降低;随沟曲率系数的增大,保持架的稳定性先提高后降低;对于不同的间隙比或沟曲率系数,存在一个最佳值,使保持架的稳定性相对最佳。     

某飞轮轴承组件温度场分析

基于滚动轴承动力学和有限元热分析理论建立了摩擦功耗和热传递模型,利用ANSYS Workbench稳态热分析模块研究了不同工况下轴承组件的温度分布及变化规律。结果表明:轴承组件的最高温度发生在钢球与内沟道的接触处;轴承组件温度随转速、轴向载荷、环境温度和电动机功率的增加而升高;径向载荷对系统温升亦有影响,但相对不明显。     

润滑油拖动特性对高速角接触球轴承保持架运动平稳性的影响

在4109,4106和4050航空润滑油油膜拖动特性试验基础上,给出了3种润滑油油膜拖动系数计算公式,并建立了高速角接触球轴承非线性动力学微分方程组,采用预估-校正的GSTIFF变步长积分算法对其动力学微分方程组进行求解。研究了3种航空润滑油对高速角接触球轴承保持架运动平稳性的影响,结果表明:对于这3种航空润滑油,过小或过大的轴承轴向载荷都不利于保持架运动平稳性,且随着轴向载荷的增加,保持架质心轨迹由混乱到单圆涡动再到多圆涡动;当轴承承受1 000 N的轴向载荷时,低温工况下优选4109润滑油,高温工况下优选4106润滑油;当轴承润滑油温度为130℃时,轴承不适合承受过小的轴向载荷,在重载的工况下优选4106润滑油,在轻载的工况下优选4050润滑油,4050润滑油在轻载的情况下较4109润滑油适用范围广。     

大兆瓦风电主轴双列圆锥滚子轴承的承载接触机理

在风力发电机组弹性接触承载数值分析平台的基础上,建立了风电主轴双列圆锥滚子轴承的全尺寸接触模型,并用于研究给定工况下的3MW风电主轴轴承承载接触机理.在径向载荷条件下,比较了风电轴承接触载荷有限元结果与赫兹理论计算结果,从而验证了数值模型分析的合理性;在此模型的基础上,研究了倾覆力矩对风电轴承接触载荷分布的影响规律以及极限工况下的轴承接触载荷与变形分布;最后,分析了轴承轴向游隙变化对轴承承载接触载荷的影响.通过研究发现,给定工况条件下,轴向游隙负向增大时,最大接触载荷变大,轴向游隙正向增大时,受载的滚子变少,轴承最大接触载荷不断增大.风电主轴双列圆锥滚子轴承承载接触机理研究可为大兆瓦风电轴承柔性设计技术提供理论依据.     

面向典型工况的四点接触球轴承接触状态分析

四点接触球轴承在实际服役环境下易出现三点、四点接触现象，复杂时变的接触特征导致其建模分析及试验研究的难度较大。首先，建立四点接触球轴承力学模型，对其接触受力及运动状态进行分析；然后，利用刚体动力学分析轴承各零件之间的瞬态几何关系；最后，利用赫兹接触和润滑理论建立力学模型，通过GSTIFF I3求解器获取轴承组件在各个时刻相互之间作用所产生的状态信息，从而得到四点接触球轴承的多点接触特征。基于上述模型开展了转速、径向载荷等工况参数对四点接触球轴承动态接触的影响分析，结果表明：当转速较高时，轴承在离心力的作用下容易出现三点接触现象，副接触对的接触力随着转速的提高而逐渐增加；当径向载荷与轴向载荷比值增加到一定程度时，轴承易出现四点接触现象。