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。     

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。     

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。     

考虑疲劳故障的圆柱滚子轴承打滑失效分析

考虑滚道疲劳剥落故障、滚动体与保持架之间的非连续接触等因素,建立圆柱滚子轴承的非线性弹性接触显式动力学模型,研究不同剥落故障位置、径向载荷、内圈转速对滚动体和保持架打滑特性的影响规律;将仿真结果与理论解进行对比,验证有限元模型的有效性。研究结果表明:滚动体在非承载区更容易出现打滑;相同工况下剥落故障会使得滚动体和保持架的打滑率大幅增加,其中复合故障下的打滑率增加最多,内圈故障和外圈故障下的打滑率增幅基本相同;增大径向载荷能有效减轻轴承的打滑现象,但载荷增加到一定程度后对打滑的抑制效果不明显;低转速工况下内圈和外圈疲劳故障对轴承打滑率的影响不大,随着转速的提高疲劳故障对打滑率的影响愈加明显。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

三瓣波滚道圆柱滚子轴承载荷分布特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了三瓣波滚道圆柱滚子轴承的动力学分析模型,并以某型号三瓣波滚道圆柱滚子轴承为例,分析了不同滚道结构与工况参数下的轴承载荷分布。结果表明:三瓣波滚道圆柱滚子轴承的承载范围随滚道轮廓最低点半径及滚道轮廓高低点间差值的增大而减小;随着滚道轮廓最低点半径所在基圆圆度的增加,滚子与滚道间的总接触载荷变化很小,最大滚动体载荷逐渐增加;随着外圈安装旋转角的增大,滚子与滚道间的总接触载荷基本不变,最大滚动体载荷逐渐减小,滚子与滚道间的载荷分布更加均匀。     

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。     

高速圆柱滚子轴承打滑分析

在充分考虑轴承各零件柔性基础上,基于ABAQUS建立高速圆柱滚子轴承动力学分析模型,分析了轴承保持架、滚子的运动特性和滚子在轴承运行周期中的打滑特性,主要考虑径向载荷、内圈转速、兜孔间隙与引导间隙比值及轴承内部摩擦因数对滚子打滑的影响。结果表明:圆柱滚子轴承在高速、轻载工况下更易发生打滑;间隙比小时,滚子打滑程度会受到抑制;摩擦因数增大会抑制滚子打滑。     

高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示：内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。     

变载偏斜圆柱滚子轴承打滑动力学分析

考虑径向间隙、滚子凸度等因素,采用切片方法处理偏斜滚子与滚道之间的三维线接触问题,提出径向力和弯矩联合作用下圆柱滚子轴承载荷分析方法;基于Hertz接触和弹流润滑理论,获得了滚子与内外滚道之间的时变摩擦力和摩擦力矩,进而考虑滚子与保持架之间的非连续弹性碰撞,建立变载偏斜圆柱滚子轴承打滑非线性动力学模型。与文献结果、试验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的准确性。数值仿真结果表明:增加径向力、增加弯矩、增加时变径向力幅值均会降低滚子的最大打滑速度;时变径向力会改变打滑速度的波动周期。     

三排圆柱滚子转盘轴承寿命计算

提出了一种三排圆柱滚子转盘轴承在径向、轴向载荷和倾覆力矩联合作用下疲劳寿命的计算方法。通过轴承的径向和轴向静力平衡分析计算得到各排滚子的载荷,进而计算出各个套圈的当量滚动体载荷,由套圈的额定滚动体载荷和当量滚动体载荷计算出各个滚道的额定寿命,最终求出整个轴承的疲劳寿命。     

基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究

以外圈带有局部剥落缺陷的圆柱滚子轴承为研究对象,基于ABAQUS显式求解建立有限元动力学模型。在一定径向载荷及内圈转速下,模拟了滚子滚过剥落缺陷的过程。通过该过程中系统等效应力、外滚道节点接触应力的变化规律与特点,分析了外圈剥落缺陷对圆柱滚子轴承的影响。最后根据滚子与内圈接触点位移变化规律判断了滚子在剥落缺陷中的运动状态。     

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

为得到较准确的高速动车轴箱轴承动态性能,考虑了轴承内部摩擦,润滑剂以及保持架等因素,利用Python语言求解所建立的双列圆锥滚子轴承(5+3n)自由度拟动力学模型,得到轴承各滚动单元角速度和内外圈接触面相对滑动速度的分布,对不同游隙下滚子打滑率和内外圈PV值动态性能进行了研究。结果表明:随着轴承负游隙的增大,滚动体与内圈接触载荷增大,滚子打滑率逐渐降低;滚动体与内圈相对滑动速度较大,PV值明显大于外圈;与内圈相比,滚动体与外圈接触处产生的热量明显小于内圈处。     

弹性复合圆柱滚子轴承创新设计

圆柱滚子轴承以其滚动体与滚道为线接触,径向承载能力和径向刚度较高的特点,在机械设备中得到厂泛应用。传统的圆柱滚子轴承的滚动体一般为实心圆柱滚动体（或外表面带有一定凸度的实心圆柱形滚动体）。     

基于摩擦影响的圆柱滚子轴承温度场分析

以圆柱滚子轴承为研究对象,采用ANSYS Workbench软件对其进行静力学分析得到滚动体在不同位置与内滚道的接触应力;采用ADAMS软件对其进行动力学分析得到滚动体在不同位置与内滚道的摩擦力与正压力,进而通过Workbench分析得到滚子与内滚道的接触应力。根据静力学分析和动力学分析得到的接触应力分别求得轴承内部的摩擦热量,分析轴承的温度场。结果表明:轴承最高温出现在径向方向最下端的滚子与内滚道接触的位置;摩擦热流量与对流换热系数是影响轴承温度的2个主要因素;基于动力学得到的轴承温度场分布更加符合实际情况。     

轴承内圈直滚道宽度测量方法

圆柱滚子轴承因其既适用于承受重负荷与冲击负荷,也适用于高速旋转而得到广泛的应用。带挡边的圆柱滚子轴承,在承受较大的径向负荷的同时,还可以承受一定的轴向负荷,因此,单挡边圆柱滚子轴承的使用越来越广。而圆柱滚子轴承内圈滚道宽度对轴承的装配和性能影响很大,单挡边轴承内圈滚道尺寸的大小,直接影响轴承的旋转及滚子卡死现象,因此,对圆柱滚子轴承内圈单挡边滚道宽度尺寸的检测,就显得十分重要．     

三瓣波滚子轴承不同凸出量对比试验分析

三瓣波轴承通过滚道轮廓的高点和低点位置来增加非承载区滚动体的预紧力,外圈三瓣波形能够使圆柱滚子轴承在高速、轻载的发动机工况下起到防止滚动体与滚道打滑的作用。通过试验分析三瓣波波形凸出量对滚动体防打滑能力的影响。     

圆柱滚子轴承径向跳动的仿真分析

根据拟静力学条件下轴承零件的几何协调关系和受力平衡方程,建立了圆柱滚子轴承径向跳动的数学仿真模型,并采用Nowton-Raphson法进行求解,分析了外圈滚道圆度误差幅值、谐波阶次及径向载荷、转速等工况条件对轴承径向跳动的影响规律。结果表明:随轴承外圈滚道圆度误差幅值和外圈转速的增大,圆柱滚子轴承径向跳动值增大;随外圈滚道谐波阶次增大,径向跳动值呈周期性变化;随径向载荷增大,径向跳动值减小。     

考虑内圈挡边表面波纹度的圆锥滚子轴承振动特征研究

表面波纹度是圆锥滚子轴承滚道表面的主要形状误差之一。针对圆锥滚子轴承内圈挡边表面波纹度诱发的时变激励机理和动力学建模的问题,考虑流体动力润滑油膜与轴承轴向和径向变形耦合激励作用的影响,提出考虑时变激励的圆锥滚子轴承挡边表面波纹度动力学模型,并通过试验结果验证模型的有效性;研究内圈挡边表面波纹度时变激励下的圆锥滚子轴承的振动响应特征;分析内圈挡边表面波纹度幅值和阶次对圆锥滚子轴承振动响应特征的影响规律,解决圆锥滚子内圈挡边波纹诱发的时变激励及其动力学建模问题,为获得准确的含内圈挡边表面波纹度的圆锥滚子轴承的动力学响应特征提供新的手段和方法。结果显示,轴承的振动水平随着内圈挡边表面波纹度幅值的增大逐渐加剧;内圈挡边表面波纹度会改变轴承振动加速度响应频谱的峰值频率;当内圈挡边表面波纹度的阶次为滚动体数目的整数倍时,圆锥滚子轴承振动值将出现峰值。因此,控制内圈挡边表面波纹度的幅值与阶次将有利于抑制圆锥滚子轴承的振动水平。     

滚子偏斜工况下的圆柱滚子轴承弹流润滑分析

以存在滚子偏斜工况的圆柱滚子轴承为研究对象,基于轴承拟静力学模型与有限长线接触弹流润滑模型建立圆柱滚子轴承弹流润滑理论计算模型,并基于力学特性分析工况参数对圆柱滚子轴承滚子与滚道接触区域润滑性能的影响,结果表明：力矩载荷作用后,油膜压力与油膜厚度呈非对称分布;力矩载荷越大,油膜压力和油膜厚度的偏斜程度越明显,易导致轴承润滑性能恶化;径向载荷和内圈转速越大,油膜压力偏斜程度越小。