载荷作用下滚道误差对轴承旋转精度的影响分析

根据圆柱滚子轴承各零件间的几何关系,推导出轴承几何协调方程,将几何协调方程与载荷平衡方程联立进行迭代求解,建立基于载荷平衡与几何协调共同作用下轴承旋转精度的数学模型,研究了内圈滚道圆度误差谐波幅值、谐波阶次对轴承内圈径向跳动的影响。研究结果表明:随着内圈滚道圆度误差幅值增大,轴承内圈径向跳动增大;当轴承径向载荷增大时,内圈径向跳动变小;随着内圈滚道圆度误差阶次的变化,轴承内圈径向跳动呈现出波动,波动程度与轴承径向载荷有关;当轴承滚子个数与内圈圆度误差阶次呈整数倍时,内圈径向跳动最大。     

中大型圆柱滚子轴承柔性保持架动力学分析

基于多体动力学法和ADAMS建立了考虑柔性保持架的中大型圆柱滚子轴承刚柔耦合多体接触动力学模型,定义了滚子、保持架与套圈的动态接触关系,分析了载荷和转速对圆柱滚子轴承动态特性的影响。结果表明:随转速增大,滚子与内圈滚道和外圈挡边的接触力增大,保持架与套圈引导面的接触力增大,保持架打滑率减小;随径向载荷增大,滚子与内圈滚道的接触力增大,滚子与外圈挡边的接触力无变化规律,保持架打滑率减小。     

载荷约束下滚子误差对轴承运动精度的影响

根据Hertz弹性接触理论和线接触载荷-变形协调关系,在分析圆柱滚子轴承零件的几何运动关系的基础上,建立载荷约束下滚子直径尺寸误差与轴承运动精度关系的数学模型。以某型号的圆柱滚子轴承为研究对象,对轴承的运动状态进行数值仿真,研究载荷约束下滚子直径尺寸误差对轴承运动精度的影响。研究结果表明:随着轴承径向载荷的增大,内圈径向跳动量呈逐渐减小的趋势,且逐渐趋于平缓;多个滚子存在尺寸误差时,内圈径向跳动量的大小与误差滚子的排布方式有关。     

启停阶段圆柱滚子轴承动态特性分析

启停过程普遍存在于旋转机械设备中,该过程转速的变化对滚动轴承动态性能的影响甚大,然而启停阶段滚动轴承动态特性的研究相对缺乏。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承非线性接触的三维动态有限元模型。采用显式动力学有限元法对圆柱滚子轴承在不同角加速度和径向载荷条件下的启停过程进行了动态仿真,研究了角加速度和径向载荷两个工况参数对其启停阶段保持架角速度、内圈质心位移,以及所有滚子与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,内圈角加速度的增大会加重滚动轴承启停过程的打滑,而径向力的增大会减小滚动轴承启停过程的打滑;在启停阶段,角加速度和径向力愈大,则内圈质心位移以及滚子与保持架接触力越大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的有效性。     

基于Romax的铁路客车轴箱圆柱滚子轴承接触状态分析

基于Romax计算方法,分析了在给定工况条件下两套轴承运行游隙不同时,铁路客车轴箱圆柱滚子轴承滚子与内外滚道的接触载荷分布情况、滚子不同修形方式接触应力对比分析情况及对数修形滚子的接触应力曲线分析情况。分析结果表明,在给定工况条件下,铁路客车轴箱及轮轴变形会引起两个轴承径向接触载荷分布的不均匀性;随着游隙的增大,承载滚子数量逐渐减少,而最大接触力逐渐增大;对数曲线修形滚子在该工况下具有更好的承载能力。     

考虑滚子直径误差和安装变形时圆柱滚子轴承的力学特性

圆柱滚子在加工过程中会存在误差,安装时内、外圈采用过盈配合会导致内圈膨胀和外圈缩小,结合厚壁圆筒理论,建立了考虑滚子直径误差和内、外圈安装过盈量条件下滚子与滚道接触应力及内圈中心运动轨迹计算模型,通过数值计算实现了对每个滚子受力的精确计算。以NU306E圆柱滚子轴承为例进行分析,结果表明:不考虑安装变形且单个滚子存在直径误差时,内圈中心运动轨迹范围增大,单个滚子直径误差为负时误差滚子接触应力减小,相邻滚子接触应力增大,为正时误差滚子接触应力增大,相邻滚子接触应力减小;考虑安装变形且单个滚子存在直径误差时,各滚子的接触应力均减小,承载区增大,内圈中心运动轨迹减小;考虑安装变形且各滚子直径均存在随机误差时,各滚子的接触应力与其承载区域大小各不相同,内圈中心运动轨迹范围显著增大。     

三排圆柱滚子轴承接触特性分析

建立三排圆柱滚子轴承的接触力学模型,计算分析三排圆柱滚子轴承在复合载荷下的接触载荷、最大接触应力及次表面应力的分布,以便确定每列最大载荷滚子所在的位置角。研究结果表明：第一排与第二排滚子承载区域相差180°左右,且第一排滚子承载的数量多于第二排;第三排滚子承受所有径向力,其滚子的接触应力远大于第一排和第二排。因此,适当增大第三排滚子的直径,有利于延长轴承疲劳寿命。     

转速波动条件下圆柱滚子轴承动态特性分析

滚动轴承动态特性的研究目前主要集中在稳定工况,但转速波动存在于许多旋转机械设备中,将对滚动轴承的动态性能产生重要影响。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承的塑性材料柔性接触的非线性动态有限元模型,采用显式动力学LS-DYNA对其在三种不同转速波动形式(矩形波动、正弦波动和随机波动)下的非线性运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在转速波动工况下的保持架角速度曲线和打滑率曲线,以及滚子与内圈、保持架的接触力曲线。将稳定工况下圆柱滚子轴承的有限元解与其解析解进行对比,验证了所建立有限元模型的有效性。结果表明:内圈转速的角加速度越大,保持架角速度曲线和打滑率曲线波动越剧烈且严重时可能产生负打滑率;转速波动主要通过改变承载区滚子与保持架间的接触力来影响保持架的稳定性,并且转速波动可能会加大承载区范围,使单个滚子承载力峰值减小。     

轴承零件几何误差对圆柱滚子轴承回转误差的影响:第一部分 计算方法

轴承旋转精度的高低取决于轴承回转误差的大小,而轴承回转误差又取决于轴承零件的几何精度。因此,研究轴承零件几何误差和轴承回转误差的关系对轴承零件加工公差合理分配及成品轴承精度预测有重要意义。为此,提出一种基于几何和载荷约束共同作用下圆柱滚子轴承回转误差计算方法。在几何约束模型中,考虑轴承内圈滚道、外圈滚道和滚子表面的尺寸误差和形状误差,同时还考虑由轴承零件几何误差引起的滚子-滚道接触位置变化。在载荷约束模型中,考虑由轴承零件几何误差引起的滚子-滚道接触力方向的变化。在此基础上,运用Hertz接触理论和静力学,推导轴承回转误差计算方法。提出可用于分析轴承零件几何误差、弹性变形和滚子个数三者的耦合效应对轴承内圈回转误差的影响规律的计算方法,为高精度滚动轴承的精度设计、公差分配及加工工艺参数的控制提供理论依据,从而有效提高滚动轴承旋转精度。     

基于接触应力的圆柱滚子轴承疲劳寿命分析

首先介绍了圆柱滚子轴承疲劳寿命的经典理论计算方法.然后运用Hertz接触应力理论计算出圆柱滚子轴承的最大接触应力,结合三参数幂函数公式确立疲劳寿命曲线方程计算出轴承的疲劳寿命值.通过改变轴承滚子数目、径向力大小以及径向游隙等参数,将基于接触应力得到的疲劳寿命结果与经典理论结果进行比较,证明了该方法的合理性.并分析了在考虑离心力作用下高速圆柱滚子轴承疲劳寿命与转速之间的关系.     

基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究.建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型,基于ANSYS和Hertz接触理论,阐述了建模过程中的关键步骤,结合短应力线轧机的应用实例,计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布,直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况,计算结果和Hertz理论值相比较,具有较好的一致性.通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移）,获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律.     

径向定载条件下圆柱滚子轴承的振动分析

通过对滚动轴承振动的分析,阐述了在径向定载条件下圆柱滚子轴承接触振动与径向刚度变化之间的本质相关性,指出轴承的径向刚度随滚子的位置变化而发生改变.以圆柱滚子轴承NU306ECP为例,运用ANSYS软件建立单个滚子接触模型,并加载求解其在接触许用应力范围内随载荷增大时的径向形变量.运用Matlab软件编程进行多项式拟合,获得载荷与形变量之间的函数关系,将此函数关系用于分析轴承在径向载荷条件下滚子处于奇压和偶压状态下的径向位移.结果表明,随着径向载荷的增大,轴承径向位移变动量发生波动.     

圆柱滚子轴承内外圈相对倾斜时的应力和修形研究

采用Romax Designer工程分析软件对兆瓦级风力发电机组齿轮箱进行整体建模,应用滚动轴承理论和切片法基本思想,对圆柱滚子轴承在内外圈相对倾斜情况下的接触应力分布进行分析,并对滚动体修形效果进行研究。研究结果表明,随着内圈相对于外圈倾斜量的增大,滚子与套圈间的最大接触应力增大。无论内圈相对于外圈倾斜量的大小如何,适当的凸度量对数修形都可以有效减小滚子与套圈间的最大接触应力。内圈相对外于圈倾斜量越大,修形最优凸度量也越大。研究结果可以为兆瓦级风力发电机组齿轮箱圆柱滚子轴承的优化设计提供参考。     

滚滑比对滚动轴承摩擦性能的影响研究

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。     

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。     

考虑热弹性变形和表面粗糙度的圆柱滚子轴承热弹流润滑分析

运用线接触热弹性流体动压润滑理论,考虑了润滑油膜温升变化引起的圆柱滚子轴承中滚子和内圈接触表面的径向热弹性变形和表面粗糙度的影响,提出了一种计入热弹性变形和粗糙度影响的圆柱滚子轴承线接触热弹性流体动压润滑分析方法。该方法通过将热弹性变形进行热力转换,得到了滚子和内圈接触表面的材料线热膨胀系数,计算修正了滚子和轴承内圈因油膜温度场变化引起的径向热弹性变形,求得了计入热弹性变形和表面粗糙度后的油膜压力、油膜厚度、油膜温升以及径向热弹性变形量等主要润滑特性,研究了载荷、卷吸速度和滑滚比的变化对最小油膜厚度、最大油膜压力和最大油膜温升的影响规律,结果表明,热弹性变形量与最小油膜厚度处在同一量级,热弹性变形和粗糙度会对润滑特性产生明显的影响。     

圆柱滚子轴承滚子打滑机理研究

为研究圆柱滚子轴承在不同工况下的滚子打滑机理,基于ABAQUS/Explicit建立滚子与滚道柔性接触的有限元分析计算模型,以显式算法为基础对轴承进行全柔性多体动力学计算分析。通过提取轴承动力学计算结果中滚子中心节点速度变化历程,获得滚子相对滚道理想纯滚动的打滑率,研究内圈转速、径向载荷和过盈配合产生的压力等因素对滚子打滑率的影响规律。结果表明:内圈转速和径向载荷对滚子打滑率影响显著;随着径向载荷的增加和内圈转速的减小,可一定程度消除滚子打滑;在相同内圈转速和径向载荷下,增加内圈与轴的过盈配合产生的压力可降低滚子打滑率。     

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。     

径向游隙对圆柱滚子轴承径向刚度的影响

通过Palmgren公式推导出轴承内外圈相对径向位移与径向游隙的关系,得出圆柱滚子轴承在不同径向游隙下径向刚度的计算方法,并分析了径向游隙对轴承径向刚度的影响。结果表明:随着径向游隙在一定范围内减小,滚子所受载荷分布更加均匀,承载滚子数量变多,滚子最大载荷减小,由径向载荷引起的内外圈相对径向位移减小,轴承径向刚度增加。     

简谐转速波动工况下滚动轴承保持架动态特性分析

转速波动会恶化滚动轴承内部接触状态,对保持架的动态特性产生重要影响。针对滚动轴承转速周期性波动的特点,将其简化为简谐波动,以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了轴承塑性材料柔性接触的非线性动态有限元仿真模型,采用显式LS-DYNA对其在不同转速波动频率和不同转速波动幅度工况下的运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在简谐转速波动下的保持架角速度曲线以及滚子与保持架接触力曲线,分析了不同转速波动频率和波动幅度对保持架动态特性的影响。研究结果表明,保持架角速度曲线的波动周期主要由内圈转速的波动周期决定,且转速波动频率愈大,进出承载区滚子与保持架之间的碰撞次数越多;转速波动幅度愈大,保持架角速度曲线的最大转速值越大,最小转速值越小,平均转速值变化不大,从而保持架角速度曲线的波动范围会明显增大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的正确性。