交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子偏载分析及修形

针对联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子与滚道之间接触应力分布的"偏载效应"和"边缘效应"问题,提出在轴承游隙合理取值的前提下,通过对滚子的修形设计来改善滚子滚道接触状况的有效方法。对轴承的整体力学系统进行建模和求解计算,采用有限长线接触理论研究轴承游隙对滚子偏载的影响。在合理轴承游隙下,研究滚子在不同凸度量时滚子与滚道之间的接触应力分布情况。研究结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈现不对称分布,重载端压力增大而轻载端压力减小,并且这一趋势随着轴承游隙值的增大而趋于显著。通过对滚子的适当修形可以改善"偏载效应",并消除"边缘效应"。滚子的凸度量越大,效果越显著,但滚子载荷有向滚子中部集中的趋势。在综合考虑这些影响的基础上确定出联合载荷作用下的交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子最佳修形参数。     

对数修形圆锥滚子轴承接触副径向刚度分析

以Hertz弹性接触理论为基础,推导出对数修形圆锥滚子与滚道之间的接触变形公式,依据弹流润滑理论,建立对数修形圆锥滚子轴承滚子-滚道接触副等效刚度分析模型,通过实例对对数修形圆锥滚子轴承进行有限元静力学接触分析,得到滚子、滚道接触变形分布。结果发现:接触变形随滚子有效长度和等效曲率半径的增大而减小;等效接触刚度随着接触载荷的增大而增大,等效接触刚度随着滚子有效接触长度增大而呈线性增大,随着修形量增大变化很小。     

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。     

基于多线性强化材料模型的轧机轴承有限元分析

基于ANSYS建立了大型四列圆柱滚子轴承有限元模型,选用多线性强化材料塑性应变模型,分析了某型号轧机用大型四列圆柱滚子轴承在极限载荷下的滚子素线修形方式、滚子空心度以及滚子和内滚道的硬化层深度对轴承最大接触应力及塑性应变的影响。结果表明:滚子对数修行时轴承接触应力较小;随内滚道和滚子硬化层深度增加,滚子与内滚道最大接触应力先增加而后趋于稳定;在空心度小于50%时,滚子内壁最大等效应力随空心度增大而增大,滚子外壁最大等效应力随空心度增大而减小,滚子最大接触应力随空心度增大而减小。在空心度大于50%时,滚子内(外)壁最大等效应力及滚子最大接触应力均随空心度增大而增大。     

偏载工况下修形圆柱滚子轴承接触应力与承载能力分析*

以NJ2205型压缩机用圆柱滚子轴承为分析对象,针对偏载工况下滚子与滚道之间应力分布出现"边缘效应"和"偏载效应"的问题,利用Romax软件对滚子进行修形,分析径向载荷作用下不同偏载系数对接触应力分布特性的影响,确定最佳偏载系数及相应的承载区间。结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈非对称分布,最大接触应力向重载端偏移,滚子有效承载长度减小,致使滚子重载区域接触应力远远高于轻载端;偏载作用下滚子与滚道接触应力随着径向载荷的增幅明显大于正载;随着偏载系数的增大,偏载效应得到显著改善,应力分布趋于均匀,但偏载系数增大会导致应力峰值向滚子中部集中;在特定工况下存在一个最优的偏载系数,使得滚子获得最优承载能力,且接触应力降低,疲劳寿命显著提高。     

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.     

基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型与修形设计

三排圆柱滚子轴承具有尺寸大，套圈变形大，滚子多，转速低等特点，需要综合考虑套圈变形以及复杂接触进行轴承接触力学特性分析与修形设计来提高轴承疲劳寿命。针对三排圆柱滚子轴承接触对数量多，计算量大等问题，考虑大型套圈变形提出了基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型，其中内、外圈采用有限元，与滚子接触采用非线性弹簧模型与实体有限元模型混合方式，并通过实例将等效模型与整体有限元模型、接触有限元子模型进行对比分析，结果表明：等效模型与整体有限元模型滚子法向接触载荷计算误差在7%以内，且计算效率大幅提升。基于等效模型开展滚子修形设计研究，主推滚子的最优修形方式为对数修形，最优对数修形量范围为0.09～0.13 mm,并且第1列主推滚子的修形量应大于第2列主推滚子。     

基于Romax的铁路客车轴箱圆柱滚子轴承接触状态分析

基于Romax计算方法,分析了在给定工况条件下两套轴承运行游隙不同时,铁路客车轴箱圆柱滚子轴承滚子与内外滚道的接触载荷分布情况、滚子不同修形方式接触应力对比分析情况及对数修形滚子的接触应力曲线分析情况。分析结果表明,在给定工况条件下,铁路客车轴箱及轮轴变形会引起两个轴承径向接触载荷分布的不均匀性;随着游隙的增大,承载滚子数量逐渐减少,而最大接触力逐渐增大;对数曲线修形滚子在该工况下具有更好的承载能力。     

风电主轴双支承圆锥滚子轴承疲劳寿命计算

针对直驱式风电机组主轴双支承圆锥滚子轴承组合，建立了一种轴承疲劳寿命理论计算方法。首先，在笛卡尔坐标系中对轴承滚道进行数学描述；其次，运用坐标变换原理建立滚子-滚道接触变形与套圈位移之间的数学关系，借助于变形协调条件和受力平衡条件解决滚子载荷分布的静不定求解问题，通过对模型的数值求解得到轴承内部每个滚子的载荷；然后，运用有限长线接触理论建立修形滚子与套圈滚道之间的弹性接触模型，计算得到滚子与滚道之间的接触应力分布和滚道边缘应力修正函数；最后，通过边缘应力修正函数修正当量滚子切片载荷，进而准确计算轴承疲劳寿命。实例分析结果表明：滚子素线修形量对滚子与滚道之间的接触应力分布和轴承疲劳寿命有显著影响，轴承疲劳寿命随滚子凸度系数增大先急剧上升，达到最大值后缓慢下降。     

三瓣波滚道圆柱滚子轴承载荷分布特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了三瓣波滚道圆柱滚子轴承的动力学分析模型,并以某型号三瓣波滚道圆柱滚子轴承为例,分析了不同滚道结构与工况参数下的轴承载荷分布。结果表明:三瓣波滚道圆柱滚子轴承的承载范围随滚道轮廓最低点半径及滚道轮廓高低点间差值的增大而减小;随着滚道轮廓最低点半径所在基圆圆度的增加,滚子与滚道间的总接触载荷变化很小,最大滚动体载荷逐渐增加;随着外圈安装旋转角的增大,滚子与滚道间的总接触载荷基本不变,最大滚动体载荷逐渐减小,滚子与滚道间的载荷分布更加均匀。     

多列滚动轴承疲劳寿命预测的一种新方法

本文根据机械可靠性理论建立了以接触疲劳强度为基础的,同时考虑偏载影响的多列滚动轴承疲劳寿命预测模型。以3-722四列圆锥滚子轴承为例,通过可靠性试验和现场调查对此模型的确准性进行了验证。结果表明用此模型预测多列滚动轴承疲劳寿命与实际使用情况基本吻合。     

FEM Comparison of Ball and Roller Bullgears

A structural finite element model has been developed for calculating the forces transmitted through the rolling elements (load distribution) in a bullgear assembly. The elastic structural model consists of 3-D beam elements used to approximate the global race deflection and non-linear springs that approximate the combined rolling element/raceway contact deflections. For rollers, an upperbound on the contact stress (assuming linear variation of force along the length of the roller) is estimated by modeling the rollers as pairs of nonlinear springs. The finite element approach iteratively solves the contact forces at each, rolling element. Contact stresses are then calculated from the contact, forces using Hertz contact theory. This approach is applied to analyze two proposed designs of ball and crossed roller bearing, bullgear assemblies used for rotating the radar antenna on top of a ship's mast. The loads analyzed include those arising from wind loading and from out-of-flatness of the inner race of the bearings due to deflection of the mast. The distribution of the load and the maximum contact stresses for the proposed bullgear assemblies are estimated and compared. It is found that the maximum contact stress in the crossed roller bearing is less than that in the ball bearing for both types of loads. Furthermore, the analysis shows that the out-of-flatness loading produces significantly higher stresses than wind loading.     

中子应力谱仪样品承重台回转支承载荷分析

针对中子应力谱仪样品承重台(简称“中子谱仪样品台”)旋转运动机构用三排圆柱滚子回转支承的特殊结构和受载情况,基于Hertz理论,实现了力学分析模型的建立和求解,在此基础上通过有限元法分析了中子谱仪样品台极限工况下滚子与滚道之间的接触特性,然后分析了轴向载荷、径向载荷、滚子数量对回转支承刚度的影响。研究结果表明：在中子谱仪样品台极限工况下,上排滚子与滚道的接触区域等效应力最大,为76.98MPa,外圈滚道的最大等效应力为14.82MPa,内圈滚道最大等效应力为11.26MPa;刚度分别随轴向载荷、径向载荷和滚子数目的增大而增大,且均成非线性关系,当轴向载荷增至1200kN、径向载荷增至300kN时,轴向刚度和径向刚度增长趋势明显减慢,当上排与下排滚子数量增至170时,轴向刚度的增大趋势明显加快。研究结果为中子谱仪样品台旋转运动机构的设计提供了参考。     

轧机用四列圆柱滚子轴承的选用要点

简要介绍轧机用四列圆柱滚子轴承的选用要点。     

宝钢2050mm轧机组合轴承载荷特性的 边界元法解析及试验研究

利用三维接触问题的边界元法对宝钢2050mm精轧机工作辊组合轴承载荷分布进行了全面研究,给出了分析计算轧机多列滚动轴承载荷分布的新方法,该方法与试验结果有很好的一致性。     

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.     

轧机圆锥滚子轴承载荷的边界元法解析及实验研究

针对滚动轴承接触的特点,在轴承边界元法中采用赫兹接触理论对滚动体与轴承内、外圈的接触宽度进行修正。编制了三维有摩擦弹性接触的专用轴承边界元法计算程序,对轧机圆锥滚子轴承的载荷分布进行了数值模拟。采用轴承座直接测量法对轧机圆锥滚子轴承的径向和轴向载荷进行测试,并与数值模拟的结果进行了对比,实验测试结果与数值模拟的轴承载荷的分布规律基本一致,证明了边界元方法求解轴承载荷分布的正确性和有效性。     

基于热-应力耦合的高速圆柱滚子轴承凸度值分析

考虑到圆柱滚子轴承在运转过程中温升对轴承性能的影响,基于滚动轴承动力学理论、摩擦学原理和热分析理论,利用ANSYS建立了圆柱滚子轴承热-应力耦合有限元分析模型,分析了对数修形滚子的凸度值对轴承温升和接触应力的影响以及径向载荷和转速对最优凸度值的影响。结果表明:滚子最高温度随凸度值增大而增大,最大接触应力随凸度值的增大先减小后增大;考虑耦合时轴承零件的接触应力大于未考虑耦合时的接触应力;考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷和转速的增大而增大,未考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷增大而增大,但不随转速增大而变化。     

航空发动机主轴圆柱滚子轴承弹流动态性能仿真

基于现代弹流理论和弹性力学理论建立了圆柱滚子轴承等温稳态、非等温时变及其接触面粗糙的热弹流分析模型和应力分析模型,用数值分析方法对模型进行了求解,并对圆柱滚子轴承弹流动态性能和滚动体接触应力进行了仿真。仿真结果表明,轴承速度、载荷、粗糙度是影响轴承弹流性能的主要因素;在不考虑其它因素情况下,接触区内中部的接触应力最高。     

The Prediction of Contact Pressure–Induced Film Thickness Decay in Starved Lubricated Rolling Bearings

Under starved conditions the thickness and distribution of the lubricant film in an elastohydrodynamically lubricated (EHL) contact is directly related to the distribution of lubricant on the track in the inlet to the contact. In starved lubricated rolling bearings this lubricant distribution is determined by many effects. The authors have developed a model to predict the oil lost from the track induced by EHL pressure with no replenishment. A complete bearing is modeled with multiple rolling element EHL contacts and with the applied load to the rolling elements varying along the circumference of the bearing. Results of the oil layer thickness on the track are presented for a ball bearing and a spherical roller bearing for different bearing loads and rotational speeds. The predicted layer thickness decay rate for a ball bearing is significantly larger than for a spherical roller bearing and the predicted effect of the bearing load on the decay rate is small compared to the effect of the rotational speed. The predicted decay periods due to the contact pressure effect are small compared to the observed (grease) life of bearings. The results show that a bearing cannot sustain an adequate layer of oil on the running track unless significant replenishment takes place.