新型滚动轴承结构参数对印刷压力的影响

目的 为优化印刷滚筒的挠曲变形,有效提升其支承性能,改善印刷滚筒的压力分布。方法 选择预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为变刚度印刷滚筒传动支承部件,基于等效刚度模型计算不同填充度预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的刚度,分析预负荷弹性复合圆柱滚子轴承结构参数变化对刚度的影响,构建变刚度印刷滚筒支承系统力学模型,通过有限元仿真分析预负荷弹性复合圆柱滚子轴承刚度对变刚度印刷滚筒印刷压力的影响。结果 结果表明,随着滚动体填充度的增加,预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的径向刚度减小,变刚度印刷滚筒挠曲变形不同程度增大,结合疲劳寿命角度综合考虑,选择填充度在45%~50%的预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为印刷滚筒的弹性支承,其最大挠曲变形量较普通圆柱滚子轴承平均下降了9.5%。结论 在保证了疲劳寿命的前提下,有效改善了印刷滚筒压力分布的均匀性,提升了印刷质量。     

弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Gear stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小,合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。     

考虑刚性转子非线性振动的圆柱滚子轴承动态特性研究

圆柱滚子轴承支承的转子系统由于赫兹接触力会使系统产生复杂的非线性振动,考虑圆柱滚子轴承的四个自由度推导了非线性轴承力,在此基础上建立了滚子轴承-刚性转子系统的四自由度非线性振动方程,使用Newmark-β法和Newton-Laphson法求解方程。给出了考虑刚性转子非线性振动计算滚子轴承动态特性的方法,分析了非线性振动对滚子轴承动态性能的影响,在滚子轴承转子实验台上测试了轴承的动态性能。结果表明,在转子系统的非周期振动范围,滚子轴承的保持架打滑率、刚度等动态特性会出现较大的变化,可能会引起轴承失效。考虑转子系统非线性振动,使得滚子轴承动态特性的预测结果准确度有较大提高。     

圆柱滚子轴承多体接触动力学研究

考虑滚子和套圈、滚子和保持架、保持架和引导套圈的动态接触关系,提出了机械系统中圆柱滚子轴承多体动力学分析的新方法。基于圆柱套圈滚道的三角网格模型,实现了圆柱滚子和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,进而建立了计及润滑摩擦作用和Hertz接触作用的圆柱滚子轴承的三维多体接触全动力学模型。运用广义-α方法计算分析了不同工况条件下圆柱滚子轴承的动态特性和保持架的稳定性,获得了不同工况下轴承的运动轨迹、角速度、滚子和倾斜扭转振动、动态接触力,拖动力和相轨迹等动态响应的变化规律。计算结果表明低速或较小径向力下,滚子和保持架的拖动力相对较小且不稳定,滚子和保持架侧梁、外圈挡边之间存在明显的频繁接触冲击作用,内圈中心的振动位移相对较大,保持架中心的径向平面运动轨迹形成不稳定的近似圆周运动,圆柱滚子轴承的运动稳定性相对较差。随着转速或旋转径向力的增加,保持架中心的径向平面运动轨迹为圆周运动和单周期的相轨迹运动,保持架中心的轴向振动明显,滚子倾斜扭转振动相对较小。     

风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承动态特性分析

齿轮箱是风电机组故障率最高的部件之一,其中高达50%的故障停机源于高速轴轴承的过早失效。外部变风载激励和齿轮箱内部激励下,高速轴轴承动载增大,将加速高速轴轴承破坏失效。论文以某750kW风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承为分析对象,采用ADAMS软件建立圆锥滚子轴承的多体动力学仿真分析模型,研究轴向载荷和径向载荷变化对轴承动态响应特性的影响,基于美国Spectra Quest转子实验台开展了圆锥滚子轴承振动响应特性实验,掌握了圆锥滚子轴承的动态接触力与振动响应变化规律,将为风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承选型与齿轮箱设计提供理论依据。     

风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承动态特性分析

齿轮箱是风电机组故障率最高的部件之一,其中高达50%的故障停机源于高速轴轴承的过早失效。外部变风载激励和齿轮箱内部激励下,高速轴轴承动载增大,将加速高速轴轴承破坏失效。以某750 kW风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承为分析对象,采用ADAMS软件建立圆锥滚子轴承的多体动力学仿真分析模型,研究轴向载荷和径向载荷变化对轴承动态响应特性的影响,基于美国Spectra Quest转子实验台开展圆锥滚子轴承振动响应特性实验,掌握了圆锥滚子轴承的动态接触力与振动响应变化规律,将为风电齿轮箱高速轴圆锥滚子轴承选型与齿轮箱设计提供理论依据。     

中介轴承复合故障动力学建模与振动特征分析EI北大核心CSCD

准确获取中介轴承多点复合故障振动特征,对提高其故障诊断准确性具有重要意义。该研究基于非线性Hertz接触理论,采用时变位移激励函数描述滚子的多点局部缺陷,建立了中介轴承多点复合故障的4自由度动力学模型,分析了内圈多点故障、外圈多点故障和内外圈复合故障的动力学特性。搭建了中介轴承故障模拟试验台,开展中介轴承内圈多点故障、外圈多点故障与内外圈复合故障模拟试验,并采集振动信号,对所建立的动力学模型进行验证。研究表明,基于该研究建立的多点复合故障动力学模型计算的故障特征频率值与试验值的误差小于1%,仿真模拟的时域波形和包络谱中的故障成分分布规律与试验结果一致,证明所建内、外圈多点故障及内外圈复合故障动力学模型准确有效。     

实心和空心滚子结构阻尼的动态分析

结构阻尼是结构动力分析的重要参数之一,运用有限元方法研究实心和空心滚子在冲击载荷作用下的动态响应,并用傅立叶变换处理自由衰减中不同起点的两段相同长度的数据,求得滚子的结构阻尼,分析了滚子在不同冲击载荷、结构参数和材料参数下的阻尼特性。通过对滚子本身结构阻尼特性的研究,为轴承的振动研究提供了理论基础。     

圆柱滚子轴承振动信号时频特征提取及状态识别EI北大核心CSCD

为深入研究变工况下滚动轴承故障特征信息提取及状态识别方法,分别以圆柱滚子轴承三种典型状态件(轴承正常、外圈磨损、滚动体磨损)为研究对象,开展变工况下的圆柱滚子轴承振动信号特性分析。搭建了某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承实验台架,通过实验台架采集了不同输入转速作用下的圆柱滚子轴承故障振动信号。在此基础上,采用广义S变换(Generalized Stockwell Transform,GST)对原始振动信号进行时频域转换,将获得的二维时频矩阵作为特征矩阵;对特征矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),获得表征圆柱滚子轴承典型状态件特征信息的奇异值向量组;将提取的奇异值向量组输入支持向量机(Support Vector Machine,SVM),利用SVM实现圆柱滚子轴承不同状态类型识别。结果表明:该方法可有效实现变工况下圆柱滚子轴承振动信号特征信息提取及状态识别,为旋转机械设备在线监测提供了一种有效手段。     

双列圆锥滚子轴承滚道表面波纹度对轴承振动特性的影响研究EI北大核心CSCD

考虑弹流润滑和时变接触刚度特性,提出一种利用位置函数代替时变刚度系数的计算方法,建立具有滚道波纹度的双列圆锥滚子轴承动力学计算模型,分析了波纹度波数、幅值对轴承振动特性的影响。结果表明:当滚道表面存在波纹度时,轴承径向振动位移频谱图均出现Zf及其倍频成分;当滚道波纹度波数与滚子个数相等或是其整数倍时,振动位移频谱取得峰值,轴承发生强烈振动。当内圈滚道表面存在波纹度时,振动位移频谱出现多种单个滚子通过内圈滚道频率和轴转频的组合频率成分;轴承径向振动位移频谱图峰值点所对应的频率与波数有明确的数学关系;相比于内圈,外圈波纹度幅值对轴承径向振动影响较大,且振动位移的峰峰均值随滚道波纹度幅值的增大而增大。     

轴箱轴承缺陷状态下的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立了一高速车辆出现轴箱轴承早期缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑了轴承的内、外圈以及滚子表面早期缺陷对车辆垂向振动特性的影响。仿真结果表明：当轴承表面出现早期缺陷时,轴箱振动加速度显著增大,而构架的加速度变化不大;当内外圈以及滚子缺陷尺寸（缺陷宽度和深度）相等时,轴承外圈缺陷对轴箱的加速度幅值影响最大,轴承滚子缺陷对轴箱加速度幅值影响最小;随着早期缺陷宽度的增加,3种轴承缺陷下的轴箱加速度幅值均逐渐变大;轴承早期缺陷能够引起轴箱的高频振动,但对车辆的平稳性影响甚微。     

考虑轴承故障高速列车齿轮传动系统振动响应分析

齿轮传动系统在高速列车运行过程中起着连接和动力传递的关键作用,齿轮传动系统中的滚动轴承长期处于高速运行状况,易于出现故障。为研究轴承出现故障后高速列车齿轮传动系统的振动响应,基于Hertz接触理论,考虑齿轮传动系统输入轴上圆柱滚子轴承内圈滚道上的剥离故障,利用三维建模软件SolidWorks和动力学软件RecurDyn分别建立正常工况和故障工况下的齿轮传动系统动力学模型。通过仿真分析可以发现：故障工况下,输入轴上轴承滚子的角速度会出现周期性突变,输出轴上从动齿轮的角速度变化剧烈,而轴承滚子的角速度几乎不变;输入轴上包括主动齿轮在内的所有零件振动加速度明显增大,并且输出轴上零件的振动加速度也有所增大;主动齿轮和从动齿轮齿面接触力增大;输入轴上轴承滚子与内圈会瞬时脱离,影响轴承的稳定运行。研究结果可为高速列车齿轮传动系统中轴承故障的诊断、预防提供参考数据。     

圆弧兜孔圆柱滚子轴承的动态不稳定规律特性研究

以具有圆弧兜孔保持架的圆柱滚子轴承为对象,研究其高速轻载工况下滚子打滑和保持架涡动规律。利用牛顿-欧拉动力学及接触力学理论,建立了轴承的动力学模型,考虑滚子直径的加工误差,利用龙格库塔法对轴承进行了动力学数值仿真,分析了兜孔的弧面偏置角、弧面半径对滚子打滑和保持架涡动的影响规律,结果表明,高速轻载工况下兜孔的弧面偏置角、弧面半径对滚子打滑和保持架涡动的影响显著,当弧面偏置角为锐角且弧面半径显著大于滚子半径时,可有效抑制滚子打滑和保持架涡动。     

磁-球轴承复合支撑电主轴振动特性分析EI北大核心CSCD

为提高电主轴系统刚度和抗振能力,提出一种由磁悬浮轴承和角接触球轴承共同支撑的复合支撑电主轴,通过球轴承保证主轴系统刚度,引入磁轴承控制系统对主轴振动进行抑制,实现电主轴系统在球轴承低预紧状态下仍具有较好的动态性能。基于ANSYS模态分析、谐响应分析和瞬态动力学仿真,分析了不平衡质量引起的振动响应,比较了磁-球轴承复合支撑电主轴和球轴承支撑电主轴的振动特性。搭建复合支撑电主轴试验平台,对该复合支撑电主轴进行振动特性测试与分析。结果表明,复合支撑电主轴与球轴承支撑电主轴相比,复合支撑系统可以有效提高转子的临界转速、降低转子的振动幅值和球轴承应力,使电主轴具有较高的动态刚度。     

对转圆柱滚子轴承动态特性分析

针对内外圈对转圆柱滚子轴承内部复杂的运动特性及相互作用力,通过分析轴承径向游隙的影响因素以及考虑滚子与滚道的接触变形和热效应对油膜厚度的影响,利用拟静力学法建立了轴承的分析模型,并采用NewtonRaphson法进行求解;同时,利用该模型对滚子打滑率进行计算,以验证所采用分析方法的正确性和可靠性。然后,进一步探讨了不同工况下对转圆柱滚子轴承内部组件的转速变化规律与接触特性。结果表明：滚子的自转转速、滚子与滚道的接触载荷均随径向载荷的增大而增大;内、外圈转速变化会使受载区滚子与滚道的接触载荷以一定的规律重新分配,且转速对最小油膜厚度的影响较径向载荷更为明显。研究结果可为对转圆柱滚子轴承的结构优化和生热机理分析提供理论依据。     

正弦泵叶轮组件转子动力学计算与仿真分析

目的为了深入研究正弦泵的技术性能,对其叶轮转子进行动力学建模与仿真计算。方法在结构设计和理论分析基础之上构建转子等效力学模型,利用BEAM188,MASS21及COMBI214单元开发有限元建模程序;通过模态参数计算和多载荷步转子动力学分析,确定了基于Campbell图的前3阶临界转速;在ADAMS/View环境下建立多刚体动力学仿真模型;将泵体压力场简化为主轴之上的等效力矩,并在考虑接触特性的条件下对叶轮组件进行动力学仿真分析。结果转子实际工作转速(600~800 r/min)远小于其1阶临界转速(29 824.36 r/min);叶轮与刮板之间存在较大接触碰撞力,且支撑轴承承受了更大的动态冲击载荷。结论叶轮组件具有良好的转子动力学特性,符合正弦泵结构原理和实际工况。     

考虑轴承波纹度的燃料电池车用旋涡风机振动特性分析

通过分析滚动轴承结构特点,利用施加滚子轮廓线方法建立考虑轴承波纹度滚动轴承的多体动力学模型;将风机壳体及转轴进行柔性化,建立旋涡风机刚柔耦合的多体动力学模型;分析旋涡风机振动激励源与风机及轴承不同结构参数下振动特性。结果表明,轴承游隙存在会引起转频2倍频成分振动,且随游隙增加2倍频处振幅逐渐增加;波纹度存在,会产生对应波纹度阶次的高频成分振动,实际工况下高频成分会激发壳体模态引起壳体共振,影响燃料电池汽车的乘坐舒适性。     

高速列车轴箱圆柱滚子轴承启动过程的打滑动力学特性

轴箱轴承的动力学性能对列车安全、平稳运行有非常重要的影响。基于刚性套圈假设建立轴承内部变形几何关系,采用Hertz接触理论描述滚子与套圈的接触关系,采用线性压缩弹簧来模拟滚子与保持架之间的相互作用,考虑拖动系数随滑移速度的非线性关系计算滚子与套圈的摩擦力,建立考虑内圈、滚子和保持架自由度的圆柱滚子轴承的动力学模型,研究轴承启动过程中的运动学特性和力学特性。结果表明:在轴承启动过程中,滚子自转转速抖动上升;启动初始阶段滚子打滑明显,其中滚子在刚进入承载区时出现的打滑对轴承性能影响较大;轴承启动的初始阶段,滚子与内圈的摩擦力和与保持架的接触力变化剧烈,且随内圈角加速度的增大而增大。     

不同元件故障状态下滚动轴承的动态特性研究

为探究局部故障状态下滚动轴承内部动态特性的差异性和相似性,以NU306圆柱滚子轴承为研究对象,利用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA构建正常以及外圈、内圈和滚动体分别故障时的有限元模型,得到不同故障状态下滚动体的应力特性、振动特性及运动特性。结果表明,当滚动轴承的不同元件发生故障时,故障前端应力均会滞后,后端应力均会提前,其中外圈故障时应力的变化最大;外圈故障时滚动体在经过故障区域期间的振动加速度先减小后增大,内圈和滚动体故障时振动加速度先增大后减小;外圈和滚动体故障时滚动体的公转转速均比理论公转转速小,内圈故障时滚动体的公转转速比理论公转转速大。所构建的有限元模型可用于探究不同元件故障时滚动轴承内部的故障机理,可为进一步研究滚动轴承的承载能力和使用寿命提供有力的分析方法。     

基于刚柔耦合的复合滚柱活齿传动动态特性分析EI北大核心CSCD

针对实心滚柱活齿在运行过程中滚柱接触应力大和系统易产生较大振动噪音的问题,对滚柱活齿进行改进,提出一种复合滚柱活齿结构,在数值仿真过程中将复合滚柱活齿外圈和内芯以及实心滚柱活齿进行柔性化,分别建立了两种不同滚柱活齿传动的刚柔耦合动力学模型,对系统传动动态特性进行分析。仿真结果表明,复合滚柱活齿传动与实心滚柱传动相比,其动态啮合力和振动加速度的峰值及波动范围更小,输出更平稳。复合滚柱的柔性增大了滚柱活齿传动中的阻尼,使系统在运行过程中的冲击载荷减小,系统振动明显改善。振动试验表明,复合滚柱活齿样机所测振动加速度峰值明显降低,且整体传动振动噪声明显改善,复合滚柱活齿结构对传动过程减振降噪起到一定作用。