动静压轴承热流固耦合分析及实验研究

为了确定轴承的热变形对机床加工精度的影响,以磨床砂轮电主轴系统的动静压轴承为研究对象,采用FLUENT15.0分析轴承油膜温度场随主轴转数、供油压力的变化规律,应用Workbench建立轴承-油膜热流固耦合模型进行热变形分析,使用红外测温仪测得不同转数下轴承实际温升。结果表明:主轴转数对油膜温升影响较大,而供油压力的影响较小,适当增大供油压力有利于降低轴承油膜的温升;轴承最大热变形量位于轴承两端边缘的偏心位置处,在轴承设计时需对偏心位置采取必要的散热措施;实验结果与理论结果趋于一致,验证了理论分析方法的正确性。     

转子耦合效应对高速角接触球轴承振动的影响分析

根据滚动轴承-转子之间的位移耦合关系以及载荷平衡关系,建立了基于轴承内部载荷-变形协调条件的滚动轴承-转子系统耦合动力学模型。以单转子系统中的对称布置的一对276927NK1W1(H)型角接触球轴承为例,分析了滚动轴承运转过程中转子耦合效应对其振动的影响以及轴承工况对耦合的影响规律。分析结果可为轴承失效分析提供更准确的参考依据。     

角接触球轴承流固耦合仿真分析

角接触球轴承在运行过程中的润滑状况至关重要,润滑油直接影响滚动轴承的接触状态.为分析角接触球轴承的润滑状况以及考虑润滑时轴承的机械特性,基于有限元和晶格玻尔兹曼方法,建立了双向流固耦合轴承仿真模型,对角接触球轴承进行动力学有限元仿真和润滑流体仿真,并与轴承拟静力学理论计算结果进行对比,验证模型的准确性.分析结果表明,保...     

双向连通槽热流固耦合热变形研究

针对传统的螺旋槽型不能满足旋转设备反向运转的密封要求的问题,根据双向槽型机械密封结构特点,提出一种双向连通槽型,通过建立热流固耦合模型,确立传热边界条件,采用ANSYS Workbench对几何模型进行单向耦合计算,讨论密封环在转速、压力作用下热变形规律.结果表明:双向连通槽泄漏量整体比螺旋槽型泄漏量小,且双向连通槽由...     

高速角接触球轴承动力学特性参数分析

根据滚动轴承的分析理论，在100000r／min的转速范围内，对角接触球轴承的接触应力、接触角、旋滚比及刚度的变化特性进行了全面分析。分析结果表明：各性能参数均呈现显著的非线性变化特征；随转速升高，轴承径向刚度及轴向刚度值也是先下降后上升，且变化范围较大；陶瓷球混合轴承几乎在所有的性能参数对比上均明显优于传统的钢球轴承，与传统钢球轴承相比，其接触应力明显降低、接触角变化较小、轴向与径向刚度变化程度相对较低、动态特性相对稳定，从而具有传统钢球轴承无可比拟的优越性。     

预紧高速角接触球轴承动力学特性分析

以弹性力学理论、滚动轴承动力学分析理论和沟道控制理论为基础,建立了预紧高速角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解,对预紧高速角接触球轴承的动力特性进行分析。实例表明:随着预紧力的增加,内接触角减小而外接触角增大,球的离心力、陀螺力矩和旋滚比减小,球与内、外圈的接触变形、接触应力、接触载荷及轴承刚度增大;定压预紧轴承动力特性参数受预紧力变化的影响较大,而定位预紧轴承的接触变形、接触应力、接触载荷及刚度等动力特性参数值较大。     

考虑热效应的角接触球轴承弹流润滑数值分析

建立角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑热效应的Reynolds方程,对角接触球轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,得到角接触球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,分析了考虑热效应时角接触球轴承的几何参数(接触角、吻合度、径向游隙等)、速度及载荷对压力和膜厚的影响。结果表明:设计角接触球轴承时,尽量提高内圈与球体在轴向方向的吻合度以有利于润滑油膜的形成,在轴承整体参数不变的情况下选择较小的节圆直径,可改善轴承润滑;从弹流润滑角度讲,选择合适的球体直径可使压力、膜厚、温度处于合适范围内,改善轴承工作情况;适度提高轴承的运转速度将有利于润滑油膜的形成,从而延长轴承使用寿命。     

角接触球轴承接触状态分析

本文考虑角接触球轴承所处的高温环境和不同的轴向预紧量条件,分别采用拟静力学方法和力热耦合分析方法对其进行力学特性计算分析。基于角接触轴承拟静力学,在给定径向力条件下,轴承轴向力在40～170N范围内变化时,轴承的接触应力先下降再上升,在轴向力为70N处出现最低接触应力,即轴承的预紧力合理值应在30N左右。采用力热耦合分析方法,对采用预紧力40N即轴向力为80N时的轴承接触状态进行有限元分析,获得了相应的考虑较高环境温度和转速影响的内部接触应力分布情况。结果表明,采用力热耦合的分析方法,考虑高温度环境和轴承的大负载特点,低的接触应力状态对避免轴承提前失效和保障轴承寿命更有利。     

高速角接触球轴承动力学特性参数分析

根据滚动轴承的分析理论,在100000r/min的转速范围内,对角接触球轴承的接触应力、接触角、旋滚比及刚度的变化特性进行了全面分析。分析结果表明:各性能参数均呈现显著的非线性变化特征;随转速升高,轴承径向刚度及轴向刚度值也是先下降后上升,且变化范围较大;陶瓷球混合轴承几乎在所有的性能参数对比上均明显优于传统的钢球轴承,与传统钢球轴承相比,其接触应力明显降低、接触角变化较小、轴向与径向刚度变化程度相对较低、动态特性相对稳定,从而具有传统钢球轴承无可比拟的优越性。     

高速角接触球轴承热特性和机械特性研究

基于动力学和摩擦生热理论,建立高速角接触球轴承热机完全耦合有限元模型,分析了滚动轴承的高速运动特性、温度分布、动刚度等,并与理论计算结果和试验结果对比.之后分析了轴承在不同转速下的温度和轴向变形,得到轴承在高速运行状态下的机械特性和热特性规律.分析结果表明:轴承内圈转速增大会导致各部件温度升高和轴承动刚度减小.另外,通...     

考虑缺陷因素的角接触球轴承七自由度动力学模型

针对传统角接触球轴承动力学模型考虑因素不全面和缺陷模拟方法不逼真等问题,建立考虑缺陷因素的角接触球轴承七自由度动力学模型,并提出一种缺陷模拟方法。首先考虑轴承反力非线性因素、赫兹接触理论和传递路径中的高频共振特点,建立角接触球轴承的七自由度动力学模型;然后提出缺陷模拟方法,引入缺陷和游隙连续性变化的关系,更真实地反映滚动体在缺陷凹坑内的真实运动轨迹,进而在动力学模型中得到缺陷的振动表征;最后通过角接触球轴承实验台对缺陷轴承进行振动测试,将实验结果和模型结果进行对比,验证了所建角接触球轴承七自由度动力学模型的正确性和有效性。     

角接触球轴承的静态接触分析

介绍了基于经典Hertz弹性接触理论的解析计算方法和有限元仿真分析法.实例计算结果表明,在轴承工况相同的条件下,两种分析方法得到的接触特性参数的一致性较好,但各有特点.解析计算法编程复杂、解算难度大,只能算出接触区的主参数,而有限元法边界设置十分复杂、技术性强,可仿真轴承接触区的工作状态,且表达形象、直观.     

角接触球轴承热结构仿真分析

以25TAC62B角接触球轴承为例,建立了轴承瞬态热分析模型,利用ANSYS Workbench对轴承的温度场和热变形进行了仿真分析.结果表明:随加热时间增加,各元件温度均在升高,内圈温度随半径增加逐渐升高,外圈温度随半径增加逐渐降低,球的温度高于内外圈;轴承内圈受热后向半径增大方向膨胀,外圈向半径减小方向膨胀,球在内...     

角接触球轴承保持架动力学分析

在角接触球轴承拟动力学分析基础上,建立了保持架动力学方程,并对保持架动态性能进行分析,着重研究了轴承工况和结构参数对保持架动态特性的影响,给出轴承适合的工作条件和相应的结构参数最佳选择范围。     

排盐泵热流固耦合特性分析

为获得排盐泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行多工况定常数值模拟,并基于Workbench平台对泵转动部件进行了单向流固热耦合计算,得到了不同工况下转动部件的温度场、最大等效应力以及应变分布。结果表明,在排盐泵运行中,诱导轮处温度最高,且各工况下最高温度均出现在诱导轮叶片上;排盐泵最大等效应力出现在叶轮出口后盖板与叶片背面交接位置处,且小于自身材料的抗拉强度;在排盐泵叶轮上应变分布比较均匀,呈现中心对称分布,相同半径上的变形值基本相同,但是叶轮出口处,两叶片之间部分盖板的位移量大于相同半径的其他位置。     

角接触球轴承高速运转时热特性有限元分析

针对角接触球轴承在高速运转时因温度过高而导致失效的问题,对其热特性进行了研究。在研究中,建立角接触球轴承的有限元模型,应用热力学理论计算轴承的生热率和对流换热系数,进行热特性有限元分析,得到角接触球轴承在2 000 r/min转速时的温度场。所做研究为通过润滑冷却系统控制角接触球轴承温升提供了技术参考。     

高速电主轴角接触球轴承热-力耦合特性研究

在高速电主轴转子系统中,角接触球轴承的工作特性受温升的影响显著,极易产生胶合。为了得到更加精确的角接触球轴承瞬态温度场,建立了考虑自旋的角接触球轴承生热及传热模型,并利用MATLAB软件得到了轴承的生热量,随后建立了轴承的三维参数化模型,并基于显示动力学理论在LS-DYNA平台上进行了热-力耦合有限元仿真分析,且对影响轴承瞬态温度场的主要因素进行了研究。研究结果表明：转速与温升呈非线性正相关;高转速下轴承温升对预紧力更加敏感;生热量随预紧力的增加逐渐增大,当施加的预紧力大于最小预紧力时,温升随预紧力增加而变大。研究可为高速电主轴轴承的设计和稳定性分析提供理论参考。     

角接触球轴承热性能随机性分析

这里以角接触球轴承25TAC62B为研究对象,采用SKF法计算轴承的发热量,将轴承座外表面分为五个面,基于随机有限元方法对轴承座与轴承的装配体有限元模型进行仿真分析,研究轴承内外圈及滚动体温度的离散程度变化规律,以及对轴承座五个外表面对流系数的敏感性,并分析轴承座内表面与轴承外圈外表面的径向热变形情况.研究结果具有一定的工程实用价值,为进一步研究轴承温度控制和轴承部件热结构耦合随机特性奠定基础.     

考虑结合面接触热阻的角接触球轴承温度场分析

在对滚动轴承摩擦学及传热学进行分析的基础上,计算了角接触球轴承的摩擦热,建立了考虑结合面接触热阻的角接触球轴承热传递模型。利用ANSYS获得了轴承的温度场,对比了在考虑接触热阻和不考虑接触热阻两种情况下角接触球轴承温度场的分布情况。结果表明:考虑接触面之间的接触热阻时,轴承的温度要略高于不考虑接触热阻时,且结合面的两表面之间存在温差。     

湿式离合器热流固耦合温度场及应力场分析

为深入研究湿式离合器接合过程温度场和应力场分布规律,针对摩擦副与润滑油对流换热,充分考虑其温度场、变形场和流场之间的相互作用,基于能量守恒定律和摩擦副动态接合过程工作机理,建立摩擦副热流固耦合数学模型,运用Abaqus与STAR-CCM+协同仿真,建立湿式离合器摩擦副三维热流固耦合有限元模型,并将该模型仿真结果与热机耦...