角接触球轴承静态刚度试验

角接触球轴承在径向、轴向以及力矩方向联合载荷作用下,内外圈将产生径向、轴向相对位移及相对倾角。这种弹性相对位移量的大小关系到轴承的使用性能。为了得到角接触球轴承静刚度,提出了角接触球轴承静刚度的测试方法。设计了测量装置,获取施加不同载荷作用下角接触球轴承的静刚度。分析结果表明:随着轴向载荷或径向载荷的增大,轴向变形或径向变形基本上呈现线性增长,轴向刚度和径向刚度呈现非线性增长;随着轴承尺寸的增大,轴承的静态刚度也增大。     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

高速角接触球轴承刚度计算及影响因素分析

在Jones-Harris刚度模型的基础上,建立了一个基于沟道控制理论的五自由度角接触球轴承刚度模型,该模型综合考虑了高转速下球的离心力、陀螺力矩等因素对轴承刚度的影响,应用准静态模型的增量法计算轴承刚度矩阵,并将轴承刚度的计算值与文献中试验值进行对比,验证了该模型的可靠性。在此基础上分析了轴向载荷、径向载荷、轴承转速和安装过盈量等因素对轴承刚度的影响,结果表明:随轴向载荷增大,径向刚度、轴向刚度和角刚度均增大;随径向载荷增大,轴向刚度和角刚度逐渐减小,径向刚度增大;随轴承转速增大,径向刚度减小,轴向刚度和角刚度先减小后趋于稳定;随安装过盈量增大,轴承径向刚度增大,轴向刚度和角刚度先减小后趋于稳定。     

热和离心位移对球轴承刚度影响的数值分析

针对高速角接触球轴承刚度影响因素多、精确预测困难的特点,基于拟静力学模型考虑了离心力、陀螺力矩、轴承套圈热变形和内套圈离心膨胀等多种因素影响,计算了轴承动态刚度,分析了工况和结构参数对轴承动态刚度的影响。分析结果表明:热和离心效应使轴承轴向刚减小,径向刚度增加,对轴承动刚度影响不容忽视;轴向和径向刚度随轴向载荷增加而增大,随径向载荷增加而减小;不考虑热和离心效应时轴向刚度随内沟曲率系数增加而明显减小,考虑热和离心效应时轴向刚度略有增加;轴向和径向刚度随外沟曲率系数增加而减小;转速和球径对轴承刚度影响较复杂,是转速和球径综合作用结果。     

滚珠丝杠副轴向静刚度的分析

较高的滚珠丝杠副轴向静刚度是保证滚珠丝杠副很好的定位精度和速度适应能力的关键。考虑螺母承载区域径向变形对螺母组件轴向静刚度的影响,在模型简化的基础上分析推导了螺母组件轴向静刚度的简化计算公式。通过实例,将考虑径向变形影响的计算结果与传统滚珠丝杠副简化计算结果及实验测试结果作对比,证明不考虑螺母承载区域径向变形对螺母组件轴向静刚度影响的滚珠丝杠副轴向静刚度计算是不全面的。研究结果为滚珠丝杠副的准确分析和优化设计打好了基础。     

波箔片制造误差对径向波箔轴承静刚度的影响

为探究制造误差对径向波箔轴承的影响,基于Timoshenko梁单元建立波箔片变形的简化模型,基于ABAQUS建立波箔片的实体模型,并对比2种模型下波箔片的静刚度。结果显示,Timoshenko梁模型和实体模型的波箔片静刚度曲线较为吻合,且均呈线性变化。建立径向波箔轴承的实体模型,对轴颈进行位移加载,分析轴承的静刚度特性。结果显示,在考虑摩擦时,轴承的静刚度存在明显的滞回特性。设计存在2种不同误差类型的径向波箔轴承,并对其静刚度特性进行分析,发现波高误差对静刚度的影响大于波距误差,且控制起主要支承作用的波纹的波高误差能够有效降低制造误差对径向波箔轴承静刚度的影响。     

径向永磁轴承轴向承载能力分析与结构优化设计

在简化磁体模型的基础上,研究了两个同心永磁环构成的径向永磁轴承在轴向偏移时磁力和刚度的计算方法,通过提高永磁轴承刚度的方法导出径向永磁轴承最优结构尺寸.从理论上阐述了在设计过程中如何确定径向永磁轴承的高度及截面尺寸,达到节省永磁材料、减小轴承尺寸的目的.     

关节叠片联轴器叠片刚度的计算

为研究叠片联轴器挠性元件的刚度性能,利用材料力学和微积分的相关知识推导出叠片的扭转刚度和轴向刚度计算公式。通过简化模型,分析叠片在运转过程中的变形最大和最小两个特殊位置,由这两个位置的刚度计算公式相同可以得到叠片的径向刚度不随叠片的位置变化,并推导出关节联轴器叠片的径向刚度计算公式。根据所推导出的刚度公式,利用Matlab软件编程计算出扭转、轴向和径向刚度值。研究表明,有关节轴承与无关节轴承的叠片联轴器的轴向刚度相同而径向刚度相差较大,由此可见,关节叠片联轴器补偿径向误差的能力更强。     

一种径向永磁轴承设计与研究

建立一种径向永磁轴承系统,永磁轴承的设计便被简化为单端径向永磁轴承设计与分析。采用ANSYS磁场求解方法,建立单端径向永磁轴承3D有限元模型,分别得出动静磁环轴向宽度、径向宽度、截面面积和间隙对其径向承载刚度的影响,这为此类径向永磁轴承的设计提供了优化依据。     

微孔阵列式空气静压径向轴承特性研究及结构优化

采用CFD软件Ansys flotran对不同结构参数的微孔阵列式空气静压径向轴承进行全参数三维实体建模,分析微孔阵列式节流器的微孔个数、节流器微孔直径、平均半径间隙以及节流器轴向位置对空气静压径向轴承静态特性的影响。结果表明：在一定范围内,增加节流器微孔个数能显著提高轴承承载力和刚度;当平均半径间隙一定时,减小节流微孔直径可以提高轴承承载力和刚度;存在最佳的平均半径间隙使得轴承的承载力最大,轴承刚度则随平均半径间隙的减小而增大;存在最佳的节流器轴向位置使得轴承承载力和刚度最大。利用上述结论可实现微孔阵列式径向轴承的结构参数优化。     

一种考虑润滑效应的角接触球轴承接触刚度计算方法

建立了润滑工况下的高速角接触球轴承动力学模型,在滚珠与内/外圈的接触变形和接触刚度计算中,考虑高速转动中润滑油卷吸作用和挤压效应的影响,通过接触角和接触刚度的耦合迭代,得到考虑润滑效应的高速角接触球轴承轴向及径向刚度计算方法.结果表明,考虑润滑效应后,滚珠与内/外圈的接触角减小,轴承轴向/径向刚度增大;轴向载荷增加使轴向/径向刚度增大,且轴向载荷愈低,滑油作用愈明显;径向载荷增加使轴向刚度增大,径向刚度减小;滚珠数增加使轴向/径向刚度增大,且滑油作用更明显;相较4019型,4106型润滑油使轴承轴向/径向刚度增大;陶瓷滚珠轴承轴向/径向刚度比钢滚珠轴承大,且与转速呈近似线性关系.     

负游隙四点接触球轴承的刚度计算

分析了负游隙四点接触球轴承分别承受纯径向和纯轴向载荷时的载荷分布,根据Hertz理论的载荷与变形关系,推导出了负游隙四点接触球轴承径向和轴向刚度的计算公式,以QJ1830轴承为例进行了分析计算,并对正、负游隙时轴承的刚度进行了对比,结果显示负游隙时轴承的径向和轴向刚度均得到提高。     

圆柱滚子轴承的动态刚度分析

依据拉格朗日定理,在考虑Hertz弹性变形和弹性流体动压润滑的情况下,建立了圆柱滚子轴承旋转过程中的动态刚度模型,并用试验验证了动态刚度模型。通过模型分析了在径向载荷作用下,圆柱滚子轴承的动态刚度是随轴承的旋转而周期性波动的,波动的大小与轴承的润滑、载荷、径向游隙、滚子数和轴承转速等有关,润滑的存在使轴承的动态刚度增大。     

基于有限长接触的风电机组主轴承接触应力分析

在建立双列球面滚子轴承力学计算模型的基础上,基于有限长接触理论分析滚道与滚子之间的接触,通过迭代求解轴承最大接触应力。以某双馈风电机组主轴承为研究对象,将计算模型与商业软件得到的轴承最大接触应力对比,误差在允许的范围之内,验证了计算模型的正确性。并分析了滚子球面半径、径向游隙、轴向载荷及径向载荷对轴承最大接触应力的影响,结果表明:随滚子球面半径增大,最大接触应力减小;随径向游隙增大,轴承最大接触应力增大;随轴向载荷增大,最大接触应力先增大后减小再迅速增大;随径向载荷增大,最大接触应力增大。     

圆锥滚子轴承轴向定位预紧刚度计算

研究轴向定位预紧状态下圆锥滚子轴承的刚度计算方法。首先，由轴向载荷作用下轴承内外圈相对位移及力平衡关系，推导圆锥滚子轴承的轴向刚度计算公式；其次，由轴向定位预紧轴承受径向载荷时各滚子的变形，推导出轴承的径向刚度计算公式；并且，经合理近似给出上述径、轴向刚度公式的简便计算公式，最后，将公式的计算结果同实验数据作对比，表明公式的误差较小，可以实际应用。     

高速电主轴静刚度仿真与实验研究

主轴静刚度是评价电主轴静态特性的一项重要指标,对保证精密数控机床的加工精度至关重要。基于典型工况下切削力和角接触球轴承径向刚度计算公式,通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了在指定工况下电主轴前端轴向变形量及主轴静刚度。在搭建的实验平台上对电主轴进行了静刚度实验。通过对比仿真结果和实验结果,间接验证了该有限元模型的有效性。基于可靠的有限元模型,进一步仿真获得了电主轴静刚度随前后端轴承预紧力的变化情况。     

面齿轮轮齿刚度计算方法研究

基于Buckingham的观点,将面齿轮齿形看作是由沿齿长方向一系列变压力角的齿条组成,得到沿轴向和径向都为变截面的面齿轮简化齿形,获得了面齿轮轮齿啮合变形的计算公式,求解出了面齿轮的轮齿刚度。与有元法的分析结果进行比较,二者相对误差较小,验证了面齿轮轮齿刚度计算方法的可行性。     

角接触球轴承刚度研究

针对角接触球轴承的接触角、轴向力以及轴承刚度之间的关系问题,通过对轴承建立静力平衡方程,对具有不同接触角(其它参数相同)的轴承进行刚度研究。研究表明:在相同轴向力作用下,轴承自由接触角越大,其轴向刚度越大,但轴向位移、径向刚度以及刚度比值(径向刚度/轴向刚度)都越来越小;在相同接触角情况下,轴向力越大,其轴向位移、轴向刚度和径向刚度都越来越大,但其刚度比值会越来越小。     

成对角接触球轴承动刚度分析

为分析成对安装角接触球轴承的刚度特性,建立了角接触球轴承拟静力学分析模型。通过求解成对轴承的非线性方程组,计算成对轴承刚度矩阵。并以成对安装的7210C角接触球轴承为研究对象,分析在2种安装布局下转速、径向力、轴向力、预紧力对成对轴承刚度的影响,结果表明:2种安装布局下成对轴承轴向和径向刚度随转速增大而减小,背靠背安装时成对轴承角刚度远大于面对面安装时的角刚度;背靠背安装时成对轴承刚度随径向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向和轴向刚度随径向力增大而减小,角刚度逐渐增大;背靠背安装时成对轴承刚度随轴向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向刚度随轴向力增大而减小,轴向刚度先减小后增大,角刚度逐渐增大;2种安装布局下成对轴承刚度随预紧力增大而增大。     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。