高速重载滚动轴承接触应力和变形的有限元分析

建立了高速重载滚动轴承接触应力和变形的三维分析模型,在对模型的边界条件进行合理假设的条件下,采用ANSYS软件对滚动轴承的接触应力和变形进行了分析计算,编制了参数化计算程序,方便、直观.地得出了轴承内、外圈以及滚动体不同部位的应力和变形.计算结果与赫兹理论解具有较好的一致性,表明模型的建立以及约束条件的设置准确、合理.计算结果为滚动轴承的设计和优化提供了依据,计算方法也便于工程应用.     

计入套圈变形和润滑影响的球轴承动刚度研究

针对传统拟静力学分析方法未考虑轴承套圈热变形、离心力变形和弹流润滑作用引起轴承内部沟道曲率中心与滚动体中心几何位置关系的变化,难以准确反映轴承动刚度不足的现状,建立了计入套圈变形和弹流润滑影响的轴承拟静力学修正模型。采用所建立的模型研究了轴承不同工作转速和预紧力条件下轴承热变形、离心力变形和润滑油膜对动刚度的影响规律,通过与Gupta等典型算例及实验的对比验证,证实了所建立模型及分析结果的有效性。     

松拉金成组叶片动应力分析

提出了采用瞬态动力分析计算松拉金成组叶片动应力的方法。首先采用瞬态动力分析与最大熵谱分析相结合的方法计算松拉金成组叶片的动频,然后采用频率扫描法,在叶片上加上频率与成组叶片一阶动频相同,以及高于一阶动频1 Hz和低于一阶动频1 Hz的简谐载荷,进行松拉金成组叶片的瞬态动力分析,求得结构在共振载荷作用下的瞬态动力响应后,再在其位移峰值点进行子结构的扩展分析,求得叶片的动应力。这样通过频率扫描,求得叶片的动应力曲线。提出的方法未对松拉金与叶片的连接作任何简化和假定,直接建立松拉金与叶片间的摩擦接触模型,该模型真实地反映了松拉金成组叶片中拉金与叶片相互作用的特性,对此模型进行瞬态动力分析,计算其动应力,其计算结果更为真实、可靠,为松拉金成组叶片动应力计算提供了一种准确、可行的数值计算方法。     

基于LS-DYNA铁路货车缺陷轴承动力学分析

对铁路货车缺陷轴承边界条件进行合理的假设,建立铁路货车缺陷轴承的三维接触模型。以点缺陷为例,采用LS-DYNA对存在缺陷的铁路货车轴承的接触应力进行计算,编制参数化的计算程序,方便、直观地得出了轴承内外圈以及滚动体不同部位的应力,计算结果与Hertz理论解一致,表明模型的建立以及约束条件的设置准确、合理。利用该模型对铁路货车缺陷轴承进行动力学分析,计算结果为滚动轴承的设计和优化提供了依据,计算方法也便于工程应用。     

353130B型缺陷轴承运行中温度特性数值研究

随着铁路货车提速和重载化,以及中欧班列开行,轴箱轴承缺陷部件引起的温升会变得更加严重,并影响轴承的有效寿命、润滑和磨损等。以353130B型轴承为例,利用ANSYS/LS-DYNA软件,基于有限元理论,提出了一个研究轴箱轴承温升的摩擦力矩模型,并开发了一个新的有限元模型。通过该模型进行了热-力耦合场数值研究,有利于认识轴箱轴承的热应力和温度特性,对THDS标准所规定的报警温度给出了一个修改建议,为铁路车辆部门提供技术支撑。     

计入弹性动变形的圆柱形径向滑动轴承动力特性的研究

本文用复数形式推导了滑动轴承中计入动变形时的扰动压力Reynolds方程及变形方程的联立方程组,以及动特性和稳定性计算公式。利用SAP5程序方便地取得了缩减的柔度矩阵。计算了典型情况下计入动变形时的轴承扰动压力分布、动特性和稳定性,并与只计入静变形时的结果作了比较和分析。可以看到,在一定条件下,这两种结果有显著差异,从而表明计入动变形的重要性。用尼龙轴承和青铜轴承进行了动特性测定试验,定性地证实了理论计算结果。     

高速角接触球轴承热特性和机械特性研究

基于动力学和摩擦生热理论,建立高速角接触球轴承热机完全耦合有限元模型,分析了滚动轴承的高速运动特性、温度分布、动刚度等,并与理论计算结果和试验结果对比.之后分析了轴承在不同转速下的温度和轴向变形,得到轴承在高速运行状态下的机械特性和热特性规律.分析结果表明:轴承内圈转速增大会导致各部件温度升高和轴承动刚度减小.另外,通过施加初始温度场进行两次热机完全耦合分析,可以得到精确的温度结果,并显著提高计算效率.     

变位机用转盘轴承的谐响应分析

针对变位机工作过程中的实际要求,计算得到变位机承受切削力的大小,对变位机用转盘轴承—4点接触球转盘轴承进行有限元模型的建立,并对其进行切削力作用下的谐响应分析,得到该轴承在极限工作位置时,轴承外圈的上表面在X、Y、Z三个方向的频率位移响应曲线,从而确定了危险点的频率,并得到了在此频率下转盘轴承的应力、变形云图,证明了选用轴承具有足够的静刚度和动刚度,计算结果对于变位机的设计开发以及转盘轴承的选用有指导作用。     

薄壁轴承座中滚动轴承载荷分布的分析与计算

本文提出并推导了一种计算安装在薄壁支座中的向心轴承在受载后各滚动体负荷的力学模型和计算方法。该模型同时考虑了滚动体与套圈的赫兹接触变形以及轴承座圈的弹性挠曲变形。该方法是对传统方法的一种发展,计算结果与实际情况更为相符。利用该方法还可以进一步对动轴承的最佳工作游隙进行优化设计。     

提速铁路货车353130B轴承一般检修分析

介绍了铁路提速货车353130B轴承的特点及一般检修工艺流程,并对主要工序及质量标准进行了分析,为铁路货车轴承检修作业提供参考。     

高速滚动轴承接触应力与变形分析

针对高速轴承中现存的失效问题,采用有限元方法,利用ANSYS Workbench软件,建立高速滚动轴承三维分析模型。在合理的边界条件下,对模型中各个滚动体与轴承内、外圈接触应力和变形进行数值计算,从而得到各个滚动体与轴承内、外圈的接触应力及变形量,以及3号滚动体与1号滚动体的对比图,得出了相同增量下各个滚动体的接触应力和接触变形的变化情况。同一力下不同滚动体的接触面积变化情况。计算结果与赫兹理论解接近一致,表明建立的模型及边界条件合理,准确。求解得到的各个滚动体的接触应力和变形为滚动轴承的失效形式分析与设计提供理论依据。     

基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究.建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型,基于ANSYS和Hertz接触理论,阐述了建模过程中的关键步骤,结合短应力线轧机的应用实例,计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布,直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况,计算结果和Hertz理论值相比较,具有较好的一致性.通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移）,获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律.     

计入轴倾斜时轴-轴承系统跨学科耦合分析

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程的方法,研究了变载荷作用下轴-轴承系统动力学、摩擦学、刚度和强度耦合分析问题的建模和求解,着重讨论轴受载变形倾斜对轴-轴承系统动力学行为、轴承的摩擦学特性和轴颈表面动应力的影响。耦合分析计算结果表明：动应力在轴颈表面沿轴向和周向的分布与油膜压力沿轴向和周向的分布密切相关;动应力随时间的变化与轴-轴承系统的动力学响应密切相关。轴倾斜使得轴-轴承系统的动力学响应、润滑性能以及轴颈表面动应力发生改变。     

轴承锻件整径工艺

整径工艺是近年来轴承套圈锻造生产的一个新发展趋势。本文以铁路轴承353130B外圈锻件为例，分析了锻件存在的质量问题，并通过合理的工艺和模具设计，降低锻件的椭圆度和锥度，从而达到提高锻件尺寸精度和材料利用的目的。     

《机械工程学报》英文版1998年第3期目次、摘要预告

——建立了铁磁性流体自密封润滑滑动轴承静动特性的计算模型。用差分法对轴承的油膜压力方程、温度方程以及轴瓦导热方程进行了联立求解。计算和分析了该型轴承在不同偏心率和不同长径比工况下的静动特性。结果表明,在小偏心率和小长径比条件下,采用该型轴承是可行的轴承油膜温度比有端泄轴承的相应值高,轴承转速是影响油膜温度的主要因素。设计更加有效合理的密封形式并制作磁性更强的铁磁性流体是这种轴承发展和广泛应用的关键。     

353130B紧凑型铁路货车轴承

在吸收和消化引进技术的基础上，采用独创的货车轴承加工工艺。介绍了353130B铁路货车轴承的项目背景、技术创新点、实施的工艺方式和研发所取得的成果。     

紊流状态下高速动静压浮环轴承静特性研究

高速动静压浮环轴承雷诺数增大,油膜工作在紊流状态下.采用Ng-pan紊流润滑理论建立了浮环动静压轴承的数学模型,对轴承的静特性进行了有限元仿真并与层流状态下的计算结果进行了比较.结果表明除流量外,紊流计算结果普遍高于层流计算结果,应用紊流模型分析高速浮环轴承特性更为准确.     

谐波减速器中薄壁轴承接触载荷-应力计算仿真研究

针对经典滚动轴承力学特性的研究大多基于刚性套圈的假设,但无法应用于谐波减速器中发生套圈变形的薄壁轴承问题,基于柔性套圈变形假设得到薄壁轴承接触载荷-应力计算模型,并通过ANSYS建立薄壁轴承柔-柔接触三维有限元仿真模型.分析薄壁轴承装配受载引起套圈变形后滚动体接触载荷分布规律,研究薄壁轴承滚动体-滚道非理想接触下滚动体接触载荷-应力计算模型,指出传统刚性套圈假设、切片法分析薄壁轴承载荷分布以及估算薄壁轴承接触应力的局限性.通过理论数值计算和仿真结果对比,验证了基于柔性套圈假设分析薄壁轴承接触载荷-应力计算及仿真结果的合理性、准确性.     

基于弹性壳体模型的波箔型动压气体径向轴承动特性分析

波箔型气体轴承的动态纲度和阻尼系数是轴颈偏心率、旋转速度及轴心涡动速度的函数,是进行转子临界转速、不平衡响应计算及稳定性分析不可或缺的基本参数。用摄动法建立波箔型气体轴承动特性系数计算分析的数学模型,应用弹性板壳模型计算波箔及平箔的变形,应用有限差分法及有限元法耦合对模型进行求解,获得波箔型气体轴承的动特性系数。将所得结果与已公布的实验数据对比,证明该模型的合理性和精确性。分析偏心率和轴颈转速对动特性系数的影响,结果表明,刚度系数随偏心率和轴颈转速的增加而递增,阻尼系数随偏心率和轴颈转速的增加而递减。     

基于热网络法的电主轴热结构耦合计算

为了更准确地对电主轴系统进行温度场的预测,建立了综合考虑接触热阻、轴承热变形和气隙变化等因素影响的热网络模型和热结构耦合热网络瞬态温度平衡方程(简称热平衡方程)。首先计算了接触热阻、轴承热变形、电机的定子与转子由于热变形导致的气隙变化以及电机与轴承的生热;然后选择电主轴主要部件作为温度节点,建立了电主轴系统的热网络模型及热平衡方程;最终通过MATLAB软件编程进行热平衡方程的求解,得到电主轴各主要部件的瞬态温度变化情况,通过不断更新接触热阻、轴承生热和电机生热等热特性参数,对电主轴进行温度和结构变形的耦合计算。计算结果表明:在达到平衡状态前,电主轴运转的时间越长,轴承的温度越高,轴承生热功率越低;电机温度随对流换热系数增高而降低;考虑热特性参数变化的热计算所得到的结果更加准确。通过与相同条件下的热结构耦合仿真结果进行对比表明,该热网络瞬态温度模型(热网络模型)可以正确预测温度场分布。