牙轮钻头空心圆柱滚子轴承热力耦合分析

根据轴承接触力学和传热学理论,建立了牙轮钻头空心圆柱滚子轴承的热力耦合计算模型,分析了其温度、应力与变形分布,并研究了空心度、钻压、摩擦因数、转速、润滑脂温度和井温参数对轴承热力耦合场的影响。结果表明:牙轮钻头空心圆柱滚子轴承系统的最高温度出现在止推轴承上,最大等效应力发生在牙爪轴颈上,最大位移发生在牙轮上,最大接触应力发生在空心滚子接触副上;随着空心度的增大,空心滚子的最高温度、最大接触应力和最大变形均逐渐减小,而最大等效应力呈现出先减小后增大的趋势,空心度为55%的空心滚子等效应力最小;轴承各部件的温度、应力与变形均随钻压、摩擦因素、转速、润滑脂温度和井温的增加而增大。研究结果可为牙轮钻头轴承的设计和优化提供参考,对牙轮钻头在高温深井中的使用具有借鉴作用。     

预负荷和无预负荷空心圆柱滚子轴承应力比较研究

根据接触力学理论,用有限元法对无预负荷和预负荷空心圆柱滚子轴承的接触应力和等效应力进行了分析,分析了过盈量和空心度对接触应力和等效应力的影响,比较了两种滚子轴承的接触应力和等效应力.结果表明,在相同几何和载荷条件下,过盈量合理的预负荷空心圆柱滚子轴承的应力情况好于无预负荷空心圆柱滚子轴承的应力情况,为无预负荷和预负荷空心圆柱滚子轴承的设计与应用提供了参考.     

空心圆柱滚子轴承的空心度分析

空心圆柱滚子轴承由于空心结构的圆柱滚子能储存更多的润滑油并且有利于轴承的散热~([1]),故在现代机械中运用愈加广泛。应用三维建模软件Solid Works建立多组空心圆柱滚子轴承的模型,由其内在的Simulation有限元分析模块分别对空心圆柱滚子轴承的应力分布情况进行实验,在相同载荷情况下,发现空心度在60%-75%之间最大等效应力上升趋势特别明显,故再在这个区间进行等分,观察最大等效应力变化情况。最终得出结论,圆柱滚子空心度在68%时,其性能最优。     

牙轮钻头用深穴空心滚子轴承的数值研究

牙轮钻头中轴承系统与硬质合金镶齿钻头牙齿的寿命不匹配,成为制约其使用寿命的一个重要因素。为此,在牙轮钻头用空心圆柱滚子轴承的基础上,设计了一种深穴空心滚子轴承,除了具备空心结构滚子的优点外,避免了在滚子端部出现应力集中现象。同时,建立了不同结构滚子轴承的有限元模型,进行了应力分析,并研究了深穴深度和深穴直径对滚子力学性能的影响。结果表明:深穴空心滚子的力学性能优于实心滚子、空心滚子和深穴滚子;随着深穴深度和深穴直径的增大,滚子两端的等效应力和接触应力逐渐减小,而中间部位的应力却逐渐增大;以Ф215.9 mm牙轮钻头滚动轴承为例,建议其深穴直径为7 mm,深穴深度为2 mm较为适宜。最后,设计了一种填充式复合滚子轴承,可以有效地提高轴承的疲劳寿命,建议在钻进过程中可以根据不同地层合理选择轴承滚子结构。     

新型空心圆柱滚子的承载性能研究

设计合理的普通空心圆柱滚子,虽然可以大幅度降低轴承的接触应力,改善或消除接触应力的"边缘效应",但对于降低等效应力意义不大。为了解决这一问题,提出了一种新型空心圆柱滚子,根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了新型空心圆柱滚子轴承的有限元分析模型。结果表明:设计合理的新型空心圆柱滚子可以很好的解决滚动体与滚道接触时的等效应力"边缘效应"问题。研究结果为新型空心圆柱滚子轴承的设计开发提供了理论依据。     

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。     

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"。     

高速空心滚子轴承的性能研究

根据接触力学理论,利用有限元软件ABAQUS,合理建立了空心圆柱滚子轴承的分析模型,研究了某高速空心滚子轴承的应力分布情况,并对滚子的空心度进行了优化设计.结果表明:在一定工况条件下,只要空心度合适,空心圆柱滚子轴承的应力分布情况要远好于实心滚子轴承.研究结果为高速空心圆柱滚子轴承的设计提供了指导.     

空心圆柱滚子轴承接触力学数值仿真

基于接触力学理论,建立了不同空心度常规直素线圆柱滚子与内圈滚道的三维接触力学模型,进行了有限元数值仿真研究。分析结果表明,空心度对等效应力及接触应力的影响规律是不同的,合理的空心度可减小接触应力的边缘效应,但等效应力滚子两端的边界应力集中总是存在的;在相同空心度下,等效应力和接触应力随载荷的变化规律是不同的;不同载荷作用下,最佳空心度的理论值不同;空心滚子内壁的等效应力值随空心度的增大而增大,存在应力转移现象,并会超过外壁的等效应力值。     

空心圆柱滚子与滚道接触应力及位移分析

根据接触力学理论，用有限元方法对空心滚子轴承受载后的应力、位移和接触等情况进行了全面分析，结果表明，设计合理的空心滚子可以降低轴承的等效应力，然而，降低应力的效果与轴承所受载荷的大小有关；空心滚子轴承与实心滚子轴承同样不可避免地存在等效应力的“边缘效应”，因而，有必要通过其他设计方法来避免或降低这种等效应力的“边缘效应”，进一步提高轴承的承载能力和疲劳寿命。     

回转窑支承滚圈疲劳寿命与轴线关系及预测

在定量分析回转支承滚圈疲劳状态中引入载荷比概念,用有限元法分析不同载荷比和垂直载荷下滚圈的应力分布规律,推导滚圈最大等效应力和当量应力与载荷比的线性关系式。根据支承载荷与轴线偏差的线性关系式,得出滚圈疲劳损伤和寿命与轴线偏差的关系。结合现场实例介绍根据检测回转窑的运行轴线,预测滚圈疲劳寿命的方法,为回转窑的合理维护与调整提供理论依据。研究表明,合理地调整回转窑运行轴线能有效提高滚圈的疲劳寿命,并减少滚圈疲劳断裂事故的发生。     

旋压成形有限元分析中旋轮被动转动问题的研究

旋压成形中旋轮被动转动是一个重要的边界条件，在有限元分析中需要时实确定旋轮的转速。接触区不同位置摩擦力的大小和方向不一致，旋轮和坯料接触区的摩擦力综合作用引起旋轮被动转动。利用在每个增量步内转矩平衡给出确定旋轮的转速的原则，通过反复迭代求解每个增量步内旋轮的转速，通过事例验证所提方法的可行性。     

空心圆柱滚子轴承刚度分析

从空心圆柱滚子轴承变形协调关系出发,通过受力分析,建立各滚子载荷和外负荷的力学平衡方程,再运用当量弹性模量的方法,由帕姆格林公式确定负荷与变形间的关系式,求解了空心圆柱滚子轴承的负荷分布,据此导出了空心圆柱滚子轴承刚度的计算公式,并深入地分析了滚子空心度、外负荷、轴承转速和滚子数等对刚度的影响规律。研究结果表明：空心圆柱滚子轴承的刚度随空心度的增大而减小,随滚子个数的增加而增大,且外负荷和轴承转速会根据滚子的不同空心度表现出不同的变化规律。
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滚子轴承挡边—滚子端面润滑分析

根据流体润滑理论，本文建立了滚子轴承挡边－滚子端面润滑，并编制了有限元计算程序，文中详细分析了端面形状，偏斜角，挡边支托角，间隙等因素对油膜压力的影响。并对滚子偏斜稳定性以及轴向窜动问题作了初步探讨。     

APPLICATION OF SUB-ELEMENT AND MICRO-ELEMENT IN BEM WITH ROLLER BEARING LOAD

Aiming at the discontinuous traction on contact elements of roller bearing, new concepts of sub- and micro-element are put forward. In the sub-element and micro-element, traction influence coefficient has been modified, which is calculated by the former boundary element method (BEM) with roller bearing load. Hence, three-dimensional distribution of load on roller bearing is calculated accurately. In practice, it has been proved that this method has higher calculation accuracy. An effective numerical method is offered for analyzing load characteristics of roller bearing to improve service longevity of roller bearing and operation efficiency of rolling mill.     

预负荷空心圆柱滚子轴承刚度分析

根据预负荷空心圆柱滚子轴承变形协调条件,建立了轴承内圈的平衡方程,运用卡氏定理确定了滚子的负荷和变形间的关系式,据此导出了预负荷空心圆柱滚子轴承的刚度计算公式,依据此公式对某型号轴承刚度进行分析研究,结果表明:预负荷空心圆柱滚子轴承的刚度与外载荷无关,且随着空心度的增大而减小,随着滚子个数的增加而增大。     

弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度分析

从弹性复合滚子轴承的基本结构形式出发,结合当前关于实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的研究方法,对弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了深入细致的研究,用ABAQUS软件建立了弹性复合圆柱滚子轴承径向刚度的有限元计算模型,分析了填充度、外载荷、滚子数对径向刚度的影响规律,并和空心圆柱滚子轴承的刚度进行了比较。计算结果表明：填充度越小,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越大,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越大;填充度越大,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越小,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越小。弹性复合圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承比较时,填充度（空心度）越大,两者的刚度相差越大。     

一种新型EMAT圆柱探头的三维有限元分析

提出了一种空心圆柱结构的电磁超声换能器(EMAT,Electromagnetic Acoustic Transducer)线圈探头,为获得空心圆柱探头的设计参数,以有限元仿真软件ANSYS为工具,对所设计的电磁超声探头进行了三维有限元建模和仿真,分析了空心圆柱型换能器所激发超声波的幅值和频率;研究了线圈的各几何参数及换能器电气特性变化对所激发感生涡流幅值的影响规律;确立了电磁超声圆柱探头的基本设计准则。仿真结论证明:空心圆柱线圈适合作为EMAT探头进行缺陷检测,为此类线圈的设计提供的理论指导。     

光洋十字式万向接轴滚子轴承的三维有限元分析

本文用罚有限元与解析公式相结合的方法分析了四列滚子轴承的三维接触问题。计算机与测试结果的一致性证明了上述方法是可行的。用这一FORTRAN程序分析了引进的日本光洋十字式万向接轴的滚子轴承,并对其结构提出了改进意见。