角接触球轴承的动态参数建模与试验研究

针对角接触球轴承动态刚度和阻尼特性分析的问题,建立了考虑基础响应的单自由度动态参数测试力学模型;搭建了轴承动态参数识别试验装置,测试及分析了不同的载荷条件对轴承径向和轴向动态刚度及阻尼的影响。试验结果表明:随着轴向载荷增大,轴向刚度、径向刚度逐渐增大,轴向阻尼、径向阻尼先减小后增大;随着径向载荷增大,轴向刚度、径向刚度逐渐增大,轴向阻尼、径向阻尼先增大后减小再增大。     

5自由度角接触球轴承的静态特性分析

基于Demul(Author's abbreviation)理论和弹性赫兹接触理论,考虑滚珠与滚道之间的弹性接触以及滚珠与外载荷对轴承内圈的作用力,建立5自由度角接触球轴承的静态分析模型.首先利用该模型求解结果与已知文献结果相对比,验证本文模型的准确性、稳定性和通用性.接着研究外载荷(轴向力、径向力和力矩)对轴承静态接...     

考虑滚动体滑移的全陶瓷角接触球轴承非线性动态特性分析

为了探究陶瓷滚动体发生滑移运动时全陶瓷角接触球轴承的动态特性,建立了滚动体与轴承外圈的接触模型,计算了滑移情况下的接触参数。在此基础上建立了考虑滚动体滑移行为的全陶瓷角接触球轴承动力学模型,通过模型的计算结果分析了轴承系统的振动特性和周期规律。由模型计算结果可知,滚动体发生滑移运动时接触变形和接触面积随载荷的增大而增大,然而接触变形远小于正常接触时的情况,接触面积大于正常接触时的情况。搭建了轴承转子试验台进行振动试验,在试验工况条件下得到的全陶瓷轴承振动幅值与模型计算的结果平均误差仅为0.68%,证明了模型的准确性。该研究为全陶瓷角接触球轴承的接触机理研究和动态特性分析提供了一定的理论依据。     

基于共振法的粘弹性材料动态力学参数测试方法研究

为了验证直接测量粘弹性材料共振参数来获得材料动态力学参数的可行性,用某种试验材料对共振法测试原理对进行了试验,结果表明:共振法的测试结果与粘弹仪的测试数据吻合较好,基于共振法的测试原理是可行的.     

流体动压滑动轴承动态特性参数现场识别方法

本文讨论了在不施加人工激振的前提下,处于工作状态的转子系统流体动压滑动轴承油膜刚度及阻尼参数的现场识别方法.由于是在油膜的正常工作状态下识别其参数,所得结果更加接近于真实情况.此外,该方法还可以作为一种现场动平衡方法.     

四列角接触球轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型,并以某型号四列角接触球轴承为例,对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析。结果表明:对于四列角接触球轴承,根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪;对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动;存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。     

考虑自旋的高速角接触球轴承油膜刚度计算

针对高速传动装置支撑轴承存在自旋运动且影响轴承油膜刚度问题,基于弹流润滑理论与达朗贝尔原理计算姿态角方法,考虑内外圈滚道同时存在自旋时滚动体与滚道接触处最小油膜厚度变化,推导考虑自旋的角接触球轴承油膜刚度计算公式,并进行实例计算,并将计算结果与利用Hamrock-Dowson的不考虑自旋最小油膜厚度经验公式计算刚度进行对比。计算结果表明,随转速的增大,自旋角速度增大;载荷增大,自旋角速度减小,径向载荷对自旋影响较大,轴向载荷对自旋影响较小;考虑自旋后由于自旋运动影响,其最小油膜厚度变小,油膜刚度变大。高速传动装置轴系振动计算时轴承刚度需考虑自旋影响。     

深沟球轴承三维非线性时变振动特性研究

为了深入揭示滚动轴承的振动特性,本文以深沟球轴承6304为研究对象,考虑轴承座和套圈变形对轴承振动的影响,建立了轴承-轴承座系统全柔体三维接触非线性动态有限元分析模型。针对轴承刚度的非线性特征,提出了轴承时变刚度计算方法,研究了转动过程中的滚动轴承刚度的时变特性。在充分考虑时变刚度、径向游隙以及非线性接触等非线性因素的基础上,对深沟球轴承进行了转动过程非线性数值仿真,获得了轴承内、外圈和滚动体等结构零件的振动加速度,并分析了轴承内、外圈和滚动体的时域和频域振动特征以及游隙对轴承振动特性的影响,为轴承的减振降噪和运行状态监测提供了理论分析依据。     

识别油膜轴承动态参数的递推阻尼最小二乘法

应用有限元法建立了转子系统的状态空间模型，利用测得有限个振动数据，通过求解转子系统的状态方程，获得油膜轴承动态特性参数方程。分析了问题的可解条件，提出了递推阻尼最小二乘法。这种识别方法设备简单、收敛性好，可以实现在线识别。最后给出了实际转子系统的识别结果。     

基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的结构动态物理参数识别

本文应用扩展卡尔曼滤波估计结构的动态物理参数，采用等效线性化原理识别结构的刚度系数和阻尼系数。并用识别的结果作为结构的参数对结构进行动力反应分析，计算结果与试验结果符合较好，表明EKF法是一种较好的识别结构动态参数的方法。     

变参数下角接触球轴承保持架的稳定性与振动特性分析

保持架是角接触球轴承的重要元件之一,其引导间隙和兜孔间隙设计不合理会导致轴承运动失稳与共振。针对上述问题,在理论分析的基础上,结合滚珠、保持架和滚道之间的动态接触与变形关系,在ABAQUS软件中建立了7005型角接触球轴承的显式动力学模型,并提取了特定工况下该轴承内圈、保持架与滚珠的动态响应曲线;同时,研究了不同引导间隙和兜孔间隙下保持架的打滑率、质心涡动速度偏差比和各阶振动模态的固有频率。为了验证所建立的角接触球轴承显式动力学模型的准确性,对高速角接触球轴承各元件线速度的仿真值与理论值进行了对比。结果表明：随着引导间隙的增大,保持架的打滑率、质心涡动速度偏差比和各阶振动模态的固有频率均减小,保持架的稳定性增强,但共振风险增大;随着兜孔间隙的增大,保持架的打滑率增大,质心涡动速度偏差比变化不明显,各阶振动模态的固有频率减小,保持架的稳定性减弱,共振风险增大。高速角接触球轴承各元件线速度的仿真值与理论值的最大误差仅为0.099 6%,验证了所建立的显式动力学模型的准确性。研究结果可为高速角接触球轴承保持架的优化设计提供理论依据。     

An improved dynamic model for angular contact ball bearings under constant preload

High-speed spindles are typically installed with angular contact ball bearings. This research has established a dynamic model for angular contact ball bearings under constant preload. By analyzing the constant preload mechanism, and the gyroscopic and centripetal forces, a dynamic non-linear model for angular contact ball bearings was proposed using Hertz contact theory. The model was solved by numerical iteration to obtain the dynamic parameters of an angular contact ball bearing which included: the dynamic normal contact force and contact angle, the maximum compressive stress and axial displacement, the contact pattern, stiffnesses, etc. To validate the model, a test device was designed which was equipped with a constant preloaded bearing group. By measuring the relative displacement of the bearings’ inner and outer rings under different conditions, the accuracy of the model was proved. This modeling method provided a theoretical basis for calculating bearing thermal characteristics, fatigue life, and an optimized radius of curvature of the bearing ring channel.     

Characterization of machined surface quality and near-surface microstructure of a high speed thrust angular contact ball bearing

Bearings are one of the most important components in modern industry.Rolling contact fatigue(RCF)initiating from surface and subsurface is the major failure mode.In this paper,a typical high speed thrust angular contact ball bearing was selected,and the machined surface quality and near-surface microstruc-ture of the race-way and rolling ball were systematically characterized by using of a probe surface profiler,white light interferometer,optical microscopy(OM),scanning electron microscopy(SEM),elec-tron backscatter diffraction(EBSD)and transmission electron microscopy(TEM)combined with focused ion beam(FIB).Two kinds of precursor,probably resulting in pitting or spalling during the following rolling contact,were detected.One is the defects on the surface of either the race-way or the rolling ball,such as heavy machining marks,scratches and slag-hole.The other is nano-crystalline layer due to machining,in the outermost layer around the surface of race-way.The results may well lay foundation for our further research on RCF with the real part of such typical rolling bearings.     

惯性载荷对高速角接触球轴承最优预紧力的影响分析

高速角接触球轴承拟静力学模型是轴承内部载荷分布的有效分析手段,是动力学分析的基础.对受轴向载荷的高速角接触球轴承的具体算例进行了求解计算,得出了不同转速下钢球与沟道接触力随预紧力的变化规律.计算结果表明:在低转速范围内,钢球与外沟道接触力随着轴向预紧力的增大而线性增大;随着转速的升高,该接触力会呈现非线性变化,表现出先减小后增大的变化趋势.对这一变化规律进行了详细的分析,并从接触疲劳寿命和陀螺转动摩擦生热的角度,提出了确定高速角接触球轴承最佳预紧力的双重约束条件,为高速角接触球轴承的设计与使用提供参考依据.     

基于单轴气浮台的角动量输出测量方法

星载转动部件的角动量输出测量是卫星姿态控制系统设计的必要环节,该文介绍了一种利用单轴气浮平台测量转动部件角动量输出的系统和方法。通过对系统转动惯量和角速度的测量,得到转动部件输出角动量的大小及变化,最后以实例形式给出测试步骤、数据处理方法、测试结果及精度分析。与直接测量法相比,该方法测试设备简单,测量精度高,测量误差小于5%,尤其对具有多转动单元、多自由度转动部件的耦合测量优势明显,具有较高的工程应用价值。     

计及套圈变形的电主轴角接触球轴承动刚度分析

针对高速电主轴结构特点,应用弹性力学和滚动轴承动力学理论,建立考虑内圈弯曲变形影响的角接触球轴承动刚度分析模型,探讨不同工况下内圈的径向挠度及其对轴承动刚度的影响,最后在12MD60Y6型号电主轴上进行轴承动刚度测试。理论和实验结果表明,内圈径向挠度和轴承的轴向载荷成正比、与转速成反比,在重载条件下其值不容忽视。考虑内圈径向挠度的轴承动刚度计算结果更接近实验结果。     

柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试和系统参数的识别

文章描述了车内座椅用柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试技术和主要系统参数的识别方法。测试实验装置中一刚性质量块被安放在3英寸的泡沫立方体上,该泡沫立方体为系统唯一的弹性材料。整个动态系统模型化为一单自由度系统。实验装置可由刚性质量块上的小的脉冲激励或由激振器在底座上激励。对于脉冲激励,由于其振幅较小,泡沫变形较小,可简化为一线性、粘弹性材料;对于激振器激励,振幅较大,引起的泡沫变形亦较大,此时泡沫可看成非线性的、粘弹性材料。对以上两种情况,分别测试其系统响应并根据实验数据计算识别出系统的主要参数。     

An expert system for the design and selection of ball bearing parameters

Artificial Intelligence (AI) is an emerging technology. Research in Al is focused on developing computational approaches to intelligent behaviour.The computer programs with which AI could be associated are primarily processes associated with complexity, ambiguity, indecisiveness, and uncertainty. One of these computer programs is referred to as Knowledge-based Expert System (KBES) as it represents knowledge acquired from various experts in a particular field of interest to the user. The expert system emulates human behaviour in solving problems thought to require experts for their solution by utilizing computer programs that incorporate experts' heuristic reasoning. In this paper, the application of KBES to aid the design of ball and roller bearing is discussed. The precision rolling-element bearing of the twentieth century is a product of exacting technology and sophisticated science. A bearing supports radial and axial loads, at the same time allowing relative motion between two elements of a machine. Various requirements and steps in the design of ball and roller bearings are discussed. Equations are developed for the relevant design parameters and input into the expert system shell called VP-Expert. The expert system rules are also provided.