轴承间隙对轴承振动影响的理论模型与试验研究

传动设备在安装和运行过程中,都会存在轴承间隙问题,它是影响轴承使用性能的因素之一,因此对轴承间隙的研究具有重要的理论意义与工程价值。为了确定轴承内间隙对轴承振动的影响,从轴承振动的动力学特性入手,建立了2-DOF滚动轴承的理论模型。对测试的轴承,基于赫兹弹性接触理论分析滚动轴承动力学特性,轴承内圈平衡点的个数取决于轴承间隙的大小。当轴承间隙e<4.5μm时,有一个稳定的平衡点,而且在平衡点中心附近,轴承内圈存在周期振动;当轴承间隙e≥4.5μm时,随着轴承间隙和转速的不断增加,系统会产生混沌振动,发生混沌振动的区域也不断增多。同时,对?127滚动轴承的台架实验结果表明：在相同的阻尼参数、轴承尺寸和转速下,由实验数据得到的奇异吸引子的结果与通过求解运动方程结果接近,这种定性的结果不仅证实了轴承混沌行为的存在,而且验证了理论模型的可靠性。     

轴承间隙及柔性特征对机构动态误差的影响分析

为能够准确、有效地揭示轴承间隙与柔性特征对机构动态误差的影响规律,基于多体动力学理论与Hertz接触理论,提出一种计及轴承间隙与柔性特征影响的多体系统建模方法。该方法采用力约束替代运动约束,构建多体系统环境下的轴承精细化模型。基于该方法,可深入揭示轴承微观动力特性与多体系统宏观动态性能及运动精度之间的映射关系。在此基础上,以含深沟球轴承的曲柄滑块机构为仿真算例,分析轴承间隙与柔性特征对该机构运动位置与速度误差的影响规律。研究表明,轴承内外圈中心形成的相对偏心轨迹的变化特征是由多体系统动态环境下的轴承受载特性决定的;在轴承偏心影响下的机构运动位置与速度误差大小会随曲柄转角位置不同而变化。     

发动机轴承间隙对润滑系统的影响

利用AMESim软件建立某发动机润滑系统模型,并根据试验数据对模型进行校核,确保模型较为准确(误差在3.1%以内)。采用建立的模型研究发动机曲轴主轴承间隙、连杆轴承间隙、凸轮轴轴承间隙对润滑系统的压力影响。结果表明,在相同的系统润滑油流量下,随着轴承间隙的增加,润滑系统的压力降低,且对于不同的轴承其压力降低幅度不同,而随转速的不同,压力降低的比例也不同,低速变化比例要高于高速。     

基于多体动力学的发动机主轴承润滑特性Kriging建模

基于多体动力学(MBD)和弹性流体动力学(EHD)对某汽油发动机主轴承的润滑特性进行研究,利用实验设计(DOE)方法分析了半径间隙、轴承宽度、机油粘度和供油压力等设计变量对主轴承润滑性能,如最小油膜厚度(MOFT)、峰值油膜压力(POFP)、液动摩擦损失(FRIC)和机油端泄流量(Flow)等的影响,并利用Kriging方法建立准确表征主轴承润滑特性的简化模型。结果表明,Kriging可以在较少采样点的情况下建立较准确的主轴承模型。Kriging方法建立的简化模型计算和原始轴承仿真模型相比计算时间大大减少,可用于对轴承的设计优化。     

外圈与轴承座间隙对滚道故障轴承振动性能的影响

通过接触变形描述圆柱滚子轴承滚道故障机理,借鉴保持架与外圈作用关系计算外圈与轴承座相互作用力和力矩,以牛顿-欧拉方程建立考虑外圈与轴承座间隙的滚道故障圆柱滚子轴承动力学模型,分析了间隙和摩擦因数对轴承振动性能的影响规律,并通过试验验证了所建立模型的可靠性。结果表明：外滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而提前,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大,而故障特征频率幅值减小;内滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而滞后,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大。     

柴油机主轴承弹性流体动力学与多体动力学耦合仿真

为更准确分析柴油机主轴承润滑特性及其影响因素,根据动载滑动轴承弹性流体动力润滑模型,利用AVLExcite软件对4D32柴油机主轴承进行多体动力学与弹性流体动力学耦合仿真研究。探讨了各主轴承载荷、最小油膜厚度、轴心轨迹、摩擦损失功率、机油填充率等参数在一个工作循环内的变化规律,并对比了主轴承最小油膜厚度随油槽方向和油孔位置等因素的变化关系。结果表明,最小油膜厚度的极小值均大于2μm,对其进行计算时要考虑边界接触压力的影响;第3主轴承轴心轨迹曲线绝大部分落在最外端,偏心率最大值持续期较长,最大油膜压力时间交替作用在轴瓦表面,极易引起轴瓦的磨损和疲劳剥落;优化设计油槽、油孔的方向和位置,有利于流体动压润滑的形成。     

航空发动机主轴承中保持架的振动特性分析

发动机中主轴承保持架的轴向突然断裂是航空发动机破坏的重要因素之一。本文在对保持架动力与冲击载荷进行分析与研究的基础上，根据保持架的运动特点及保持架碰撞的激励源特性，建立冲击振动模型。分析影响振动的因素及其关系，研究保持架的轴向突然断裂和疲劳断裂机理，从而有针对性地解决碰撞问题。     

圆锥滚子轴承间隙调整对其可靠性影响的实验研究

介绍了液力缓速器圆锥滚子轴承预留间隙测量及调整的方法,并针对轴承在缓速器内的工作条件提出了具体的实验方案,研究了圆锥滚子轴承预留间隙的大小对轴承可靠性的影响。实验结果表明,在液力缓速器上,圆锥滚子轴承预留间隙偏大或偏小都会引起缓速器工作腔工作温度偏高,但轴承自身的磨损程度有限。     

双列圆锥滚子轴承内圈端面间隙偏差对其力学特性的影响

双列圆锥滚子轴承的内圈为分体式结构,其设计加工过程中,两内圈尺寸必然存在偏差,其端面间隙偏差大小将直接影响轴承内部接触的力学性能和刚度特性,但影响规律尚不明确。本文建立考虑内圈端面间隙的双列圆锥滚子轴承有限元模型,开展不同载荷工况下内圈端面间隙对轴承内部接触与刚度特性影响研究,获得内圈端面间隙偏差对轴承接触应力和刚度的影响规律。研究表明：内圈端面间隙变化会引起双列圆锥滚子轴承力学特性的改变,需要对间隙偏差进行控制;随着内圈间隙增加,双列圆锥滚子轴承的滚子与滚道间接触应力增大,两内圈端面之间的应力减小,轴承刚度增加;当间隙增加到一定值后,轴承内部接触力学特性以及轴承刚度变化将不明显,以此作为间隙偏差控制范围。     

发动机曲轴主轴承磨损对机体表面振动特性影响的仿真分析

发动机曲轴轴承承受复杂交变载荷作用,长时间运行难免产生机械磨损,使发动机出现异常振动和噪声。在AVL EXCITE平台下建立发动机多体动力学仿真分析模型,通过改变ENHD扩展液力滑动轴承模型的相关参数,模拟曲轴主轴承磨损状态。经模型仿真计算,获取发动机不同轴承间隙下的轴承载荷和对应机体表面振动信号变化情况,从而可从激励力变化角度解析轴承磨损故障对机体表面振动的影响,为基于振动信号的轴承磨损故障特征提取提供良好分析依据。     

配缸间隙对发动机机体振动噪声影响研究

分析活塞配缸间隙对活塞2阶运动的影响,优化活塞动力学特性,对于发动机减振降噪具有重要意义。以非道路4缸高压共轨柴油机为研究对象,建立了活塞动力学计算模型及整机多体动力学计算模型,进行了配缸间隙对活塞动力学与发动机机体振动噪声影响的仿真分析;对机体和曲轴进行模态试验,验证了有限元模型的准确性。通过整机的仿真分析,结果表明:配缸间隙增大后,摩擦平均有效压力依次减小;活塞敲击力先小幅减少,然后急剧增大,最后趋于稳定。在主推力侧,不同配缸间隙计算方案均在2阶谐次下出现最大振动峰值;在次推力侧,振动在800～3 000 Hz频段内差异比较明显,在2 000～3 000 Hz频段内差异尤为显著。机体噪声的1/3倍频程分析显示不同配缸间隙计算方案在中心频率500Hz时出现最大声功率级。     

可倾瓦径向气体轴承间隙对其静态性能的影响

采用有限差分法求解三可倾瓦径向气体轴承静态气体润滑方程,得到了稳态时轴瓦与转子表面间的气膜压力分布;在一定静载荷下,计算了不同轴承间隙对应的转子起飞转速及相同工作转速下的最高气膜压力;分析了不同轴承间隙时,转速从起飞转速上升至工作转速过程中转子偏心率和瓦块摆角的变化。结果表明:在一定静载荷下,轴承间隙越大,轴承的最高气膜压力越小,转子的起飞转速越高,偏心率及各瓦块的摆动幅度越大。     

轴承座间隙对油膜轴承衬套性能影响的研究

针对与油膜轴承配套的轴承座使用一段时间后轴承座内孔发生变形内孔增大的现象,通过对某规格型号油膜轴承衬套和轴承座进行建模,利用有限元仿真技术中的非线性算法,精确模拟出不同间隙值下的油膜轴承关键件衬套的等效应力分布和位移变形,得出衬套和轴承座间隙值对衬套承载产生的影响,为控制轴承座和衬套合理间隙值提供理论指导。     

基于动力学模型的轴承间隙对机床主轴回转精度的影响研究

回转精度是衡量机床主轴性能的基本指标之一.轴承作为主轴系统的支撑部件,其动力学特性与主轴回转精度密切相关.主轴在运行过程中,随着主轴轴承磨损的加剧,轴承的内部间隙不断增加.基于主轴动力学模型研究了主轴轴承间隙对主轴回转精度的影响.基于Gupta轴承动力学建模方法建立了角接触轴承内部径向间隙模型,将其引入到主轴轴承-转子...     

发动机气门间隙异常仿真分析研究

研究了柴油发动机气门间隙异常对配气机构动力学性能的影响。对配气机构进行了多质量动力学模型计算,建立了配气机构的多体动力学模型,设置3种不同的气门间隙进行分析。分析结果表明:气门间隙变大会造成气门速度、加速度增大以及气门连接部件的冲击力增大,会使发动机产生异响;气门间隙变大也会使配气机构之间的接触力增大,加速凸轮轴的点蚀磨损,气门发生故障的危险系数增加;相对而言,排气门发生故障的概率远大于进气门。所进行实验的验证结果与模拟分析结果相同,从而证明了仿真模型的有效性;经过实验验证发现:排气门间隙过小将会使气门与活塞头部碰撞,造成活塞头部损坏。     

可倾瓦轴承轴瓦间隙补偿方法探讨

分析发现,可倾瓦轴承装配时,轴瓦间隙减小的直接原因是压紧力引起的上轴承体变形.通过实际检测,找到两者之间的比例关系,探讨利用“间隙补偿法”保证了可倾瓦轴承轴瓦的装配间隙.     

轴承结构参数对曲轴主轴承润滑性能的影响

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素研究,建立考虑轴颈直径、轴承宽径比和轴承间隙3种轴承结构参数的曲轴主轴承热弹性流体动力润滑模型,分析不同轴承结构参数下的主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。计算结果表明：轴承结构参数对主轴承润滑性能有很大影响;当轴颈直径和轴承宽径比变大时,主轴承最大油膜压力会出现减小的情况,最小油膜厚度变大、最高轴承温度升高和摩擦功率损失增加;内燃机主轴承的轴承间隙会随着轴颈直径和轴承宽径比的不同而有不同影响,且轴承间隙对主轴承最高温度和最大摩擦功率损失的影响较为显著。     

大间隙环流中复杂轴承-转子系统振动特性研究

基于Myklestad传递矩阵法建立了大间隙环流中动压滑动轴承-转子系统的运动方程,用迭代方法确定了轴承．转子系统的静态平衡工作点,采用数值方法分析轴承-转子系统的振动特性。数值计算结果表明：大间隙环流使轴承-转子系统的固有频率、阻尼临界转速和稳定性均发生了不同程度的变化。大间隙环流不仅与轴承．转子系统发生了动态固耦合,而且也发生了静态固耦合。