基于有限元的调心滚子轴承接触应力和疲劳寿命分析

建立调心滚子轴承接触有限元分析模型,计算其接触应力,研究游隙和接触角对应力分布的影响,分析轴承的疲劳寿命。结果表明:套圈滚道的最大接触应力在最下端滚子与滚道的接触面上,并沿套圈圆周方向逐渐减小;游隙为正的轴承最大接触应力随游隙的增大而增大,游隙为负的轴承最大接触应力随游隙的变化不稳定;轴承的疲劳点首先出现在最下端滚子与套圈的接触处,内圈的疲劳破坏程度远大于外圈,内圈首先产生疲劳失效;随着材料残余压应力的增大,调心滚子轴承的对数疲劳寿命呈近线性状增长,且残余应力深度越大寿命越长。     

轻窄系列圆锥滚子轴承滚子球基面与大挡边的接触关系分析

分析了圆锥滚子轴承球基面与挡边的接触关系,根据理论设计及实际加工能力分析L860049/L860010圆锥滚子轴承使用过程中可能出现滚子与挡边磨损及失效。鉴于此,提出改进轴承内圈大挡边倾角的改进措施,通过理论分析得到最优解。并分析了3种不同接触状态下球基面与挡边的接触应力,采用改进挡边倾角后的轴承挡边接触应力减小,说明可采用改进挡边倾角的措施改善挡边与球基面的接触状态。     

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。     

不同载荷工况下空心圆柱滚子轴承的接触分析

针对空心圆柱滚子轴承的实际工作状况,利用有限元软件ABAQUS建立了滚子轴承的有限元模型,并对其在3种载荷工况(均载、“梯形”偏载和“三角形”偏载)下进行了数值模拟,分析了不同空心度对滚子的Mises应力、接触应力和变形的影响.结果表明:偏载工况对滚子的应力和变形影响较大 ;与均载工况相比,偏载工况下滚子的“边界效应”较小;不同空心度的滚子应力和变形不同,空心度为60％的滚子的Mises应力最小.把滚子内孔由圆柱改为圆锥后,滚子的Mises应力和接触应力均减小,有效的提高了轴承的强度和使用寿命.     

圆柱滚子球形基面的加工及检测

为了提高铁路客车轴承可靠性、耐冲击性和轴向承载能力 ,将套圈挡边改为斜挡边 ,圆柱滚子端面改为球形基面 ,从而改善了挡边与滚子端面间的润滑状态 ,减少了滚动摩擦和轴承升温 ,确保了轴承的使用性能。1　圆柱滚子球形基面加工原理加工圆柱滚子球形基面采用的是 3ＭＴ4340圆锥滚子球基面磨床 ,其基本原理见图 1。滚子通过机械手送入磨削区内 ,由定位挡铁定位 ,弹簧顶针在气缸带动下 ,将滚子推向砂轮 ,滚子在磁盘带动下自转 ,由于滚子轴线与砂轮轴线有一个交角 ,它们各自围绕自己的轴线旋转 ,从而使滚子端面形成了球形基面 ,筒形砂轮与滚子…     

圆锥滚子球基面穴径对轴承寿命的影响

针对大锥角圆锥滚子轴承内圈大挡边与圆锥滚子球基面接触特点,对圆锥滚子与内圈大挡边碎裂、早期疲劳剥落以及异常温升等现象及其原因进行了分析;通过对比国内外轴承,提出了改进圆锥滚子球基面穴径的结构设计理念和方法;通过进行有限元接触仿真分析以及多次圆锥滚子轴承台架寿命试验,得到了设计结论以及很好的验证效果。     

二十辊轧机用背衬轴承滚子端面与挡圈擦伤原因分析

针对某钢厂二十辊轧机用背衬轴承(双列圆柱滚子轴承)在使用中滚子端面与挡圈出现擦伤的情况,研究擦伤机理及原因,对挡边和滚子球基面进行改进,经使用证明:改进后能较好地减少滚子歪斜对轴承造成的损伤,提高了轴承的使用寿命。     

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"。     

运用ABAQUS的滚滑轴承动态特性有限元分析

运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行动态性能仿真。结合有限元仿真动画、接触应力云图及相关历程数据,对速度、外圈滚道顶部部分区域受力以及接触应力进行分析,得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有良好运动协调性和接触振动特性的结论,为螺旋弹性滚子用于滚滑轴承提供了理论依据。     

弹性复合圆柱滚子轴承承载性能的理论研究

根据组合创新原理,通过对圆柱滚子轴承结构的创新研究,提出了一种在空心圆柱滚动体中嵌入PTFE材料的弹性复合圆柱滚子轴承新结构的设计方法。选择轻载和重载两种工况,在利用有限元软件计算确定三种滚动体的最优结构尺寸的前提下,分析对比了三种圆柱滚子轴承的接触应力、等效应力以及弯曲应力。结果表明:在轻载和重载情况下,弹性复合圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的接触应力和等效应力基本接近,但弯曲应力明显降低,其中轻载工况下降低了17.1%,重载工况下降低了27.7%。说明了弹性复合滚子轴承的承载能力要优于实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承。     

圆锥滚子球基面与挡边匹配下的接触分析

目前对最优圆锥滚子球基面半径的探讨,以固定内圈挡边倾角为前提,忽视了接触点位置的限制。正确的做法应是以固定接触点位置为前提,圆锥滚子球基面半径与挡边倾角相匹配情况下进行分析。基于此,以圆锥滚子轴承30310X2B为例,分别设置前提条件接触位置在1/3和1/2时,滚子球基面半径R取0.95ρ和0.85ρ,并计算出匹配的挡边倾角值。以ANSYS workbench对四种情况进行应力分析,探讨了不同接触位置下不同球基面半径的接触情况。     

XM200形貌仪在轴承滚子参数测量中的应用

在XM200表面形貌测量仪的软件基础上开发了专用的轴承滚子参数的测量功能,从测量方法、曲线找点、数据处理等多方面进行了详细阐述,对测量滚子素线的凸度、对称性、对数曲线方程以及滚子端面的球基面半径给出了具体的评价方法。试验运行表明该功能模块能够满足用户要求。     

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。     

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。     

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.     

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。     

轴向游隙对圆锥滚子轴承应力分布的影响

针对轴向游隙对圆锥滚子轴承接触应力及其应力区域的变化情况的影响,基于ABAQUS建立了圆锥滚子轴承的有限元模型,计算了圆锥滚子轴承在径向载荷作用下最大受力滚子滚道母线上的应力分布值,并与基于Hertz理论的切片法做出对比,两者的计算结果具有较好的一致性.在整体分析的基础之上,调整圆锥滚子轴承的正负轴向游隙,分析了在轴向游隙变化的情况下圆锥滚子轴承最大应力和接触区域的变化,结果显示圆锥滚子轴承的最大接触应力会在较小的负游隙的情况下出现最小值,从而为下一步研究圆锥滚子轴承的疲劳寿命和结构优化提供依据.     

一种风电增速箱用圆锥滚子轴承的减摩设计

为了提高风电增速箱中圆锥滚子轴承的寿命,降低轴承在高速运转时各部件之间的摩擦,对圆锥滚子轴承的滚子球基面和内圈挡边接触形式进行了优化减摩设计,改善了滚子球基面和内圈挡边运转时的润滑条件,减少了摩擦热,提高了轴承的使用寿命。     

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。     

高速铁路客车轴承滚子凸度量的有限元分析

用有限元方法对高速铁路客车用圆柱滚子轴承的修型滚子的凸度量进行了研究,分析了凸度量对接触应力和等效应力的影响,并确定了最佳凸度量。