预紧力与装配偏差对航天轴承摩擦力矩的影响研究

针对低速、轻载航天轴承的摩擦力矩,建立了固体润滑航天轴承摩擦力矩的数学模型。结合拟静力学建立轴承受力平衡方程,研究径向装配位置偏差引起钢球受载变化情况,分析了轴向预紧载荷与径向装配位置偏差对航天轴承摩擦力矩的影响规律。研究结果表明：弹性滞后摩擦力矩、微滑动摩擦力矩和自旋摩擦力矩都随着轴向预紧载荷、径向偏载荷增加而增大;在轴向预紧载荷作用下,摩擦力矩组成分量中的弹性滞后摩擦力矩和自旋摩擦力矩增长趋势为下凸,微滑摩擦力矩增长趋势为上凸;而在径向位置偏差引起的径向偏载荷作用下摩擦力矩组成分量增长趋势为上凸;微滑动摩擦力矩和弹性滞后摩擦力矩为航天轴承摩擦力矩的主要组成部分;轴向预紧载荷和径向偏载荷导致摩擦力矩随其增加而增加,其中对差动摩擦力矩的影响作用最为显著,对弹性滞后摩擦力矩的影响次之,对自旋摩擦力矩的影响最弱。     

推力滚针轴承摩擦力矩特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了推力滚针轴承动力学微分方程,采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法求解其动力学微分方程,在此基础上建立了推力滚针轴承摩擦力矩数学模型。研究了工况参数和结构参数对推力滚针轴承摩擦力矩特性的影响,结果表明：推力滚针轴承摩擦力矩主要分量为滚针-滚道间滑动摩擦,在高速时,保持架-滚针间摩擦也成为主要分量,且较小的兜孔间隙有利于降低轴承摩擦力矩;推力滚针轴承存在一个最佳转速使用范围,使轴承摩擦力矩最小;轴承摩擦力矩与轴向载荷呈正比,且比例系数随着转速的增大而减小;滚针修缘可明显降低轴承摩擦力矩,比较其修缘类型,全凸圆弧修缘滚针更有利于降低轴承摩擦力矩;随着滚针个数和有效长度的增大,轴承摩擦力矩随之增大;随着滚针直径的增大,轴承摩擦力矩减小;应合理优化这些参数,以降低轴承摩擦力矩。     

推力球轴承摩擦力矩特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了推力球轴承动力学分析模型以及摩擦力矩数学模型,仿真分析了不同结构参数、工况参数对摩擦力矩特性的影响规律,并进行了对比验证。研究结果表明：自旋滑动产生的摩擦力矩约为推力球轴承总摩擦力矩的70%;从推力球轴承的设计角度,在保证保持架稳定性的前提下,可以适当增加钢球数和增大保持架兜孔间隙来减小轴承摩擦力矩,但钢球数对摩擦力矩的影响更为明显,且对轴承结构影响最小,应优先考虑;随着轴(座)圈沟曲率半径系数的增大,轴承摩擦力矩呈现指数形式减小,当轴(座)圈沟曲率半径系数达到0.56以后,轴(座)圈沟曲率半径系数的增大对轴承摩擦力矩影响很小,但考虑到推力球轴承的承载能力,轴(座)圈沟曲率半径系数应在0.56~0.58之间选取较为合适;从推力球轴承的使用角度,倾覆力矩、外载荷冲击量和轴承转速会对轴承的摩擦力矩产生显著影响,且外载荷冲击量的影响程度最大。     

空调滑片式压缩机用圆柱滚子轴承摩擦功耗特性分析

为了降低空调滑片式压缩机的摩擦功耗,对其所用圆柱滚子轴承的摩擦功耗特性进行了研究。基于滚动轴承动力学理论,考虑周期性载荷因素,建立了压缩机用圆柱滚子摩擦功耗数学模型,在此基础上分析了轴承工况参数和结构参数对圆柱滚子轴承摩擦功耗特性的影响规律。研究结果表明：在满足轴承使用要求前提下,选取较大的径向游隙有利于降低轴承的摩擦功耗;圆柱滚子轴承存在合理的保持架引导间隙和保持架兜孔间隙,使得轴承摩擦功耗最小;随着滚子个数增加,轴承摩擦功耗增加,在保证轴承承载能力前提下,可以适量减少滚子数量,以降低轴承摩擦功耗;新型滑片式压缩机摩擦功耗比传统型降低了39%.     

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的合理确定

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的控制直接影响轴承的载荷分布、使用寿命,以及传动部件的运转性能和可靠性.以某传动装置中的一对圆锥滚子轴承为例,对其不同工况下的选配方案进行了优劣性比较;同时采用仿真计算的分析方法,从系统的角度对这对锥轴承的载荷分布、润滑、损伤率以及对齿轮运转产生的错位量进行了分析,认为主动锥齿轮轴采用圆锥滚子轴承"背对背"布置方式的支撑方案优于"面对面"方式的支撑方案,而且轴承的轴向游隙控制在0.05～0.07 mm范围内,可以确保轴承润滑品质和锥齿轮轴系啮合的稳定性.该传动装置经过跑车试验和台架性能考核试验后,圆锥滚子轴承和锥齿轮运行状态良好,证明了该圆锥滚子轴承的布置方案和轴向游隙控制的合理性.     

基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法

针对目前文献未披露二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法,仅是在选取的特定条件下对轴承摩擦力矩进行测试,不能满足轴承在二维弹道修正引信中作用时高过载、高转速的工况要求,无法得到轴承在二维弹道修正引信全寿命周期摩擦力矩值的问题,提出了基于平衡力矩法的二维弹道修正引信摩擦力矩测试方法。该方法考虑了轴承装配、高转速和高过载对摩擦力矩的影响,将轴承装配在二维弹道修正引信中,使用马歇特锤和高速转台分别模拟引信高过载和高转速的环境,通过所设计的装置实现摩擦力矩测试。试验验证表明,该方法可有效测得不同转速、经受轴向和径向高过载后二维弹道修正引信摩擦力矩值,测试操作性强,测量条件范围广。由数据分析可知转速和径向过载对二维弹道修正引信摩擦力矩值影响较大,轴向过载对摩擦力矩值影响并不明显。与理论计算值相比,结果更加符合实际,接近真实值。     

双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

双排非对称四点接触球转盘轴承刚度分析

随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型（初始接触角α₀₁=α₀₂=45°）双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出负游隙非对称型接触角设计（α₀₁为35°～60°,α₀₂为90°－α₀₁）,并基于赫兹接触理论和滚动轴承设计方法建立负游隙非对称双排四点接触轴承的力学模型。结果表明：随着单向载荷轴向力F_a、径向力F_r和倾覆力矩M增加,主刚度在开始阶段基本呈下降趋势,随着单向载荷的增加非线性上升,负游隙的影响使得轴承的刚度变化曲线存在一个临界拐点;初始阶段随着轴向负游隙量的增加,轴承的初始预紧刚度都得到明显提高,但随着载荷的增加负游隙对轴承刚度的影响逐渐减弱,最终基本趋于一致;单向载荷条件下,当轴向负游隙为-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=55°,α₀₂=35°时,其综合轴承刚度最好;综合外载工况下,负游隙取-0.03 mm和非对称接触角取α₀₁=60°,α₀₂=30°或α₀₁=35°,α₀₂=55°时轴承综合刚性最佳。从提高轴承综合刚性角度考虑,非对称接触角设计和负游隙都可以起到明显效果。     

基于双轴承嵌套结构的弹载半捷联平台优化设计

在保证平台转动惯量和质量偏心不变的情况下,为进一步减小平台摆动角速率以提高解算精度,提出一种可减小轴承摩擦力矩的双轴承嵌套结构。该结构通过内外轴承嵌套实现对弹体滚转角速率的二次隔离,结合半捷联平台工作原理以及SKF轴承摩擦力矩算法,得到双轴承嵌套结构和单轴承结构的摩擦力矩理论数据,对比发现双轴承嵌套结构产生的摩擦力矩为单轴承产生摩擦力矩的35.7%. 为了对理论分析验证,进行了地面半物理仿真试验。结果表明,基于双轴承嵌套结构半捷联平台的摆动角速率和滚转角误差均减小为基于单轴承结构连接平台的50%,说明双轴承嵌套结构更有利于实现高精度解算。     

多点支撑结构形变及轴系轴承承载性能分析

为满足高功率密度传动系统对轴系轴承高承载和长寿命的指标要求,基于弹性力学理论和滚动轴承设计方法建立多点支撑轴系轴承的力学模型,通过数值计算精确获取轴系挠曲变形曲线,以及轴承载荷分布、接触角和接触应力等性能,进而分析驱动力矩和位置对轴承寿命的影响,给出轴系结构优化配置参数。研究结果表明：多点支撑轴系的挠曲变形对轴系轴承的载荷分配产生明显影响,在实际多点支撑轴系轴承性能计算中,要考虑轴系形变和轴系轴承的耦合作用,精确评估轴承寿命;从多点支撑圆柱滚子轴承最佳凸型设计角度考虑,中间列滚子轴承选择两边弧坡修型、右端滚子轴承选择全圆弧修型,有助于延长轴承使用寿命;从多点支撑球轴承80%爬坡率安全指标要求,驱动力矩为正常工况800 N·m时,内沟道极限设计接触角为40.6°,外沟道极限设计接触角为44.3°;从提高轴系轴承综合寿命角度,斜齿轮作用载荷位置的调整可以起到明显效果,在段距离为41～46 mm范围轴系轴承的综合寿命处于最佳区间。     

径向间隙对行星轮轴承寿命和行星齿轮安全系数的影响

针对某行星变速机构复合排行星齿轮和滚针轴承进行了受力变形分析和损伤率计算.在一定转速和载荷作用下,通过选取不同的滚针轴承径向间隙,并考虑加工情况进行分析计算,对结果进行总结,找出适合的行星齿轮滚针轴承径向间隙,并在试验中进行了验证.研究结论对行星齿轮的强度计算分析和行星齿轮轴承寿命计算具有指导意义.     

双列圆锥滚子轴承功耗特性研究

在滚动轴承动力学理论基础上,建立了双列圆锥滚子轴承非线性动力学微分方程及其摩擦功耗数学模型,采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的方法进行求解,分析了轴承不同工况参数、结构参数及工艺参数对轴承摩擦功耗的影响。研究结果表明：轴承摩擦功耗随倾覆力矩及转速的增加先缓慢增加然后近似线性增加,转速对轴承摩擦功耗的影响比较明显,在满足使用要求下应尽量选取低转速;侧向载荷比的增加使“压紧侧”轴承摩擦功耗增加,“放松侧”减小,两侧摩擦功耗差值增加;轴承摩擦功耗随大挡边倾角的增加而增加,随滚子球基面半径的增加而减小;滚子波纹度为奇数阶次时,轴承摩擦功耗随波纹度幅值的增加呈先升高后降低的趋势;偶数阶次时,轴承摩擦功耗随波纹度幅值的增加而增加。     

涡轮增压器轴向力变化规律试验与仿真

提出一种基于悬浮式设计的涡轮增压器轴向力测量方案,解决涡轮增压器轴向力测量范围窄和零点漂移问题,通过试验测量了增压器转子轴向载荷。进一步建立包含轮背间隙、密封环间隙的增压器压气机和涡轮仿真分析模型,基于试验结果验证模型的可靠性,并应用该模型研究揭示了增压器压轮和涡轮轴向力随工况的一般变化规律。研究结果表明：外吹状态时,在同一转速下增压器转子轴向力值随压气机端质量流量的减小而增大;自循环状态时,在转速低于额定转速时,增压器转子轴向力随转速的增加而增大,在转速高于额定转速时,增压器转子轴向力随转速的增加而减小;同一转速下,除喘振点附近,压气机轴向载荷随入口质量流量的减小而增大,涡轮轴向载荷随涡轮入口质量流量的增加而增大;压端和涡端轴向载荷最大的两个区域均为叶轮背盘和叶轮轮毂,且两区域轴向载荷方向相反。     

液粘离合器带排扭矩影响因素的试验研究

通过试验研究了转速、油液温度及摩擦副间隙对液粘离合器带排扭矩的影响,结果表明:转速增加,带排扭矩增大;油温升高,带排扭矩减小;摩擦副间隙增大,带排扭矩减小.试验研究的结果对进一步研究液粘离合器带排扭矩有一定的现实意义.