基于多体动力学的齿轮箱圆锥滚子轴承温度场分析

为研究齿轮箱圆锥滚子轴承在不同实际运行工况下的温度分布,对圆锥滚子轴承进行热分析并建立其有限元模型;采用ADAMS对圆锥滚子进行动力学分析,得到滚子在不同转速下的接触正压力和摩擦力,将结果导入ANSYS进行静力学分析后得到滚子的平均接触应力,在此基础上求得摩擦热流量,进而获得轴承的稳态温度场,并通过试验验证了模型的正确性。结果表明,随着转速的增加,轴承温度不断升高;轴承滚动体与内圈接触时的温度高于与外圈接触时的温度,最大值出现在滚子与轴承内圈的接触处。     

弹性复合圆柱滚子轴承接触特性分析

为探讨弹性复合圆柱滚子轴承滚动体与滚道的接触问题,首先采用有限元方法和经典赫兹接触理论计算方法对实心圆柱滚子轴承的接触应力与变形进行计算,并将两种方法得到的计算结果进行比较,比较结果表明:两种计算方法结果误差在10%以内,由此可知,有限元方法对计算轴承接触问题具有准确性。鉴于实心圆柱滚子轴承与弹性复合圆柱滚子轴承的内外圈接触副相似,可采用有限元方法对弹性复合圆柱滚子轴承接触应力分析。通过有限元方法对不同载荷下的弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、接触半宽、接触位移以及接触应力沿轴向分布进行计算与分析,得到的结果表明:一定载荷下,弹性复合圆柱滚动体的接触位移及接触半宽随着填充度的增大而增大;不同载荷下,弹性复合圆柱滚动体接触应力及等效应力随填充度的增大均存在极小值,且随着载荷的增大,极小值呈一定规律变化。弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承在接触应力方面具有明显优势,设计合理的填充度能降低弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力和改善"边缘效应"。     

重卡轮毂轴承接触应力分析及寿命预估

以圆锥滚子轴承为研究对象,利用ABAQUS建立其有限元模型,在径向、轴向载荷及预紧力的作用下,分析内外圈滚道的接触应力变化情况。结果表明:内外圈滚道的最大接触应力都发生在距离滚子大端约3 mm处,内滚道的最大接触应力大于外滚道的最大接触应力。利用Romax软件建立轮毂系统的刚性模型,根据不同工况的使用率和转速,设置相应的加载时间及功率载荷,研究轮毂轴承寿命及损伤率随温度的变化规律。通过对轮毂轴承接触应力分析及寿命预估,得出内圈与滚动体的接触处是轴承最容易损坏的部位,33213和33118轴承在100℃以下的环境中能够安全工作。     

固体润滑滚子轴承的接触表面应力分析研究

为获得固体润滑滚动轴承滚动体与滚道处的接触应力,通过固体润滑滚子轴承拟动力学分析并考虑涂层的影响,获得了滚子轴承稳定运行过程中滚动体的力载分布。通过建立带涂层接触的平面应变问题的力学模型,将涂层与基底两种材料的特性等效为一种材料来求解滚子与接滚道触应力分布情况,并与轴承的拟动力学分析相结合,获得了滚子轴承中滚动体与固体润滑膜接触表面的接触变形、接触半径与外加载荷之间的关系,讨论了不同涂层的弹性模量以及不同涂层厚度对接触界面应力分布的影响。当涂层弹性模量比基底大时,涂层的存在使得接触半宽减少,最大名义接触应力增加;涂层弹性模量比基底小时,则与之相反。当涂层的厚度<0.01mm时,涂层的存在对固体润滑滚子轴承的接触表面应力分布影响较小;在一定范围内,当涂层的厚度逐渐增大时,涂层对轴承接触表面应力分布的影响增大。     

基于有限元法的推力圆锥滚子轴承动态接触分析

为了用推力圆锥滚子轴承代替推力圆柱滚子轴承,并应用于盾构机主轴承,根据接触力学理论,用有限元方法对应用于盾构机主轴承的推力圆锥滚子轴承进行了静态和动态接触分析,分析了套圈和滚动体的接触力、接触应力、速度和摩擦损耗等。针对轴承的特点和应用工况,重点研究了滚子和动圈的速度、接触力和接触应力,滚子和套圈挡边之间存在的滑动摩擦。研究结果表明:滚子与套圈接触应力在滚子两端存在由"边缘效应"引起应力集中;轴承的摩擦损耗主要来自于滚子和套圈挡边之间存在的滑动摩擦,并计算出了相应的摩擦损耗量;为推力圆锥滚子轴承应用于盾构机主轴承提供了研究基础和参考。     

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。     

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。     

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

为得到较准确的高速动车轴箱轴承动态性能,考虑了轴承内部摩擦,润滑剂以及保持架等因素,利用Python语言求解所建立的双列圆锥滚子轴承(5+3n)自由度拟动力学模型,得到轴承各滚动单元角速度和内外圈接触面相对滑动速度的分布,对不同游隙下滚子打滑率和内外圈PV值动态性能进行了研究。结果表明:随着轴承负游隙的增大,滚动体与内圈接触载荷增大,滚子打滑率逐渐降低;滚动体与内圈相对滑动速度较大,PV值明显大于外圈;与内圈相比,滚动体与外圈接触处产生的热量明显小于内圈处。     

大型风电机组偏航轴承动态性能研究

以大型风电机组偏航轴承为研究对象,在ANSYS平台上建立了偏航轴承的有限元模型,综合考虑轴向载荷和倾覆力矩的耦合作用,分析了滚动体与滚道的静态接触应力,并给出赫兹理论解。将静力学分析结果作为瞬态动力学分析的初始条件,对水平轴式风电机组偏航轴承的运转过程进行模拟仿真,得到了偏航轴承运转过程中滚动体的动态响应、应力变化及滚道的动态米塞斯应力变化情况。分析结果可为偏航轴承的动态设计及选型提供参考依据。     

基于摩擦接触和滚子动力学平衡的异面斜置滚子滑动离合器应力分析

作为一种新型机械传动零件,异面斜置滚子滑动离合器依靠滚子和内外滚道接触时产生的相对滚动与滑动产生摩擦阻力矩.采用半平面体假设,在考虑摩擦接触与滚子动力学平衡条件下,研究了该滑动离合器的表面应力与内应力分布情况,并浅析了不同滚子修形方法对减小应力集中的作用.     

基于非理想Hertz线接触特性的圆柱滚子轴承局部故障动力学建模

传统方法对圆柱滚子轴承局部故障动力学的分析都是基于Hertz线接触理论,然而当轴承的滚子为凸度形状时,滚子素线不为直线,滚子与滚道之间的接触问题已经超出Hertz线接触理论的范畴。针对这个问题,以滚道表面存在局部故障的圆柱滚子轴承为研究对象,提出考虑滚动体与内外圈滚道之间非理想Hertz线接触特性和时变位移激励的圆柱滚子轴承局部故障动力学模型,研究位移激励形式和局部故障尺寸对圆柱滚子轴承振动特性的影响规律。研究表明,该模型能克服传统的线接触经验公式无法考虑滚子与滚道曲率的缺点,能更加准确反映圆柱滚子轴承滚道表面局部故障与滚动体接触的实际情况,为滚动轴承早期局部故障动力学分析和诊断工作提供新的计算方法和一些有价值的结论。     

风电机组球面滚子轴承的参数化研究与仿真分析

针对双列球面滚子轴承出现滚道异常磨损的问题,对风力发电机组主轴承游隙、轴承滚子密合度、轴承滚子修型和轴承跨距进行了研究。根据不同轴承参数对轴承滚子接触状态的影响,提出了改善滚子接触状态的有效方法,避免了滚子在使用过程中出现应力集中的现象;利用Romax软件建立了三维主轴传动链模型,并对轴承滚子接触状态进行了分析。研究结果表明:轴承游隙对轴承滚道接触应力影响较小;可通过降低轴承滚子的密合度或对滚子进行修型,避免因轴承滚子边缘应力集中导致轴承滚道出现异常磨损的情况;降低轴承滚子密合度或对轴承滚子进行修型会增加轴承滚子的接触应力;轴承跨距对轴承接触应力有较大的影响,跨距越短,轴承滚子接触应力越大,滚子应力集中现象越严重。     

数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析

以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律;根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果,对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析,得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律,从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。     

基于乌龟壳结构的仿生球轴承静力学仿真分析

为了减轻轴承滚动体的质量,通过分析仿生乌龟壳的层状结构,提出了一种三层材料滚动体的仿生球轴承结构。首先,对符合赫兹理论的实心球轴承进行了接触应力的计算;然后,利用Workbench软件对实心球轴承进行了静力学仿真,得到了在误差允许范围内的仿真值与理论值;最后,利用该分析流程对不同中间层厚度滚动体的仿生球轴承进行了静力学分析,并将其与实心球轴承进行了相应的对比分析。研究结果表明:随着滚动体中间层厚度的增加,仿生球轴承的最大接触应力呈现出非线性下降趋势,且应力均低于实心球轴承;仿生球轴承的最大等效应力呈现出先减小、再增大的趋势;在设计的仿真试验中,当滚动体中间层厚度为5.0 mm时,仿生球轴承的最大等效应力最低,且低于实心球轴承;该研究结果可以为球轴承滚动体的结构设计提供理论依据。     

圆柱滚子轴承启动阶段滚动体打滑特性分析

基于滚动轴承动力学理论,考虑了轴承启动阶段滚动体与滚道之间润滑状态的变化,建立了圆柱滚子轴承启动阶段动力学分析模型及非线性动力学微分方程,通过求解,仿真分析了径向载荷、内圈角加速度、润滑油黏度和工作温度对滚动体打滑特性的影响规律。结果表明:在圆柱滚子轴承启动阶段,滚动体自转角速度的增长不是线性,而是呈现阶梯状,并且在启动初期,滚动体的打滑较为严重;轴承启动阶段的滚动体打滑率随不同的径向载荷和内圈角加速度变化非常复杂;适当提高润滑油黏度或降低工作温度可以有效地减小轴承启动阶段滚动体的打滑,从而减小滚道划伤,并且相较于润滑油黏度,工作温度的影响程度更小。     

滚子凸度偏移和外滚道锥度对圆柱滚子轴承接触应力的影响

以N1015圆柱滚子轴承为研究对象,采用ANSYS对滚子凸度偏移、外滚道锥度对滚子与外滚道间接触应力的影响进行了分析,得出了二者与接触应力的关系。结果表明,为使轴承在给定载荷下的接触应力均匀分布,外滚道锥度和滚子凸度偏移应控制在合适的范围内,否则,滚子与滚道间的接触应力会迅速增大,其分布也会呈现出复杂的非对称性与非均匀性。     

基于接触应力的氮化硅混合陶瓷球轴承曲率半径优化设计

利用ANSYS Workbench建立了基于赫兹理论假设条件的6206氮化硅混合陶瓷球轴承有限元分析模型,得到了滚动体与内、外圈的接触应力分布,计算结果与赫兹接触理论的一致性较好,证明该有限元分析模型的正确性。在此基础上,对滚动体施加旋转载荷,滚动体与内、外套圈接触区域添加摩擦,弥补了赫兹接触理论假设的局限性,得到了复杂工况下的接触应力分布。并以最大接触应力为目标函数,采用直接优化法对内、外圈沟道曲率半径进行优化设计。优化后,轴承的最大接触应力下降了9.21%。     

变位机用转盘轴承的载荷分析与仿真

针对变位机的实际要求,选择4点接触球转盘轴承作为其主要承力部件,简要介绍了转盘轴承的构造、特点及变位机的工作要求.采用载荷叠加法在Matlab中编程计算,得到全载荷状态下当量负荷的分布情况,从而得出转盘轴承工作过程中当量负荷的最大值及其受力最差的位置,通过静力弹性接触理论公式得到此时受载最大的滚动体对滚道的接触应力.在ANSYS中对4点接触球转盘轴承进行有限元分析,得到静力下的应力和变形云图及受载最大的滚动体对外滚道的接触应力.与理论计算结果相比较,验证了有限元分析结果的正确性与可信性.     

沟曲率半径系数对柔性轴承应力的影响

采用有限元分析方法,使用ANSYS Workbench建立了柔性轴承的参数化接触模型。对不同沟曲率半径系数的柔性轴承进行静力学接触分析,得到了不同参数的柔性轴承内外圈的变形、应力的分布规律。结果表明:内外圈的最大等效应力和最大径向应力发生在长轴处的钢球与内外滚道接触的区域;内外圈最大等效应力、钢球与沟道的最大接触压力随内外圈沟曲率半径的增加呈线性增大趋势。用该方法能准确得到柔性轴承最大的接触应力,可以用来对柔性轴承进行优化设计。     

基于Romax的双列调心滚子轴承接触特性分析

以风电机组用大型双列调心滚子轴承为研究对象,基于Romax软件分析外部载荷作用下轴承内部载荷、应力及油膜厚度的分布情况。研究结果表明：轴承受载后,两列滚道各有将近一半的滚子承受载荷,但是两列承载滚子数量和承载滚子的位置角范围不同,两列滚道受到的载荷和应力不同,出现了偏载现象;滚子与滚道之间的接触面积为椭圆,椭圆的短轴部分沿滚子母线方向,椭圆的长轴部分沿滚子滚动的方向;球面滚子两端无应力集中现象;油膜分布规律与应力分布基本一致,最小油膜厚度出现在应力最大位置处。该研究结果可为轴承结构参数优化提供参考。