游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响

基于滚动轴承动力学、Hertz弹性接触理论和轴承宏观几何学,建立了滚动轴承的分析模型。分析游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响。分析结果表明:随着径向游隙的减小,轴承的接触分布范围角增大;随着径向载荷的减小,轴承接触分布范围角减小;当轴承出现负游隙时,轴承内、外圈相对变形量较小,但轴承中滚动体的平均载荷增加,会导致轴承寿命降低。     

基于非理想Hertz线接触特性的圆柱滚子轴承局部故障动力学建模

传统方法对圆柱滚子轴承局部故障动力学的分析都是基于Hertz线接触理论,然而当轴承的滚子为凸度形状时,滚子素线不为直线,滚子与滚道之间的接触问题已经超出Hertz线接触理论的范畴。针对这个问题,以滚道表面存在局部故障的圆柱滚子轴承为研究对象,提出考虑滚动体与内外圈滚道之间非理想Hertz线接触特性和时变位移激励的圆柱滚子轴承局部故障动力学模型,研究位移激励形式和局部故障尺寸对圆柱滚子轴承振动特性的影响规律。研究表明,该模型能克服传统的线接触经验公式无法考虑滚子与滚道曲率的缺点,能更加准确反映圆柱滚子轴承滚道表面局部故障与滚动体接触的实际情况,为滚动轴承早期局部故障动力学分析和诊断工作提供新的计算方法和一些有价值的结论。     

圆柱滚子轴承接触分析方法对比

对圆柱滚子轴承而言,接触应力是影响其承载能力和寿命的关键因素。文中以滚动体为研究对象,采用Hertz接触理论、基于影响系数法的数值计算、光弹法以及有限元接触算法分析了接触线上的应力分布情况,并分析比较了不同方法的优缺点以及适用范围,为滚动轴承的研究提供了参考。     

不同故障程度下的滚动轴承内部接触动态特性分析

滚动轴承的故障所导致的内部接触状态的变化是滚动轴承振动特性发生改变的重要原因。根据故障与滚动体可能出现的接触形式,考虑故障演化过程中的不同故障大小,建立了圆柱滚子轴承存在不同程度故障时的多体接触动力学有限元模型,并通过滚动轴承外圈故障实验验证了模型的有效性。基于显式动力学法对滚动体与各组件间的动态接触力及故障区域的接触应变进行分析,揭示了不同故障程度对轴承内部接触动态特性的影响规律及故障情况下接触变形的变化规律。研究结果表明:滚动体在越障期间与各组件的接触力减小,随着故障程度的加剧,轴承内部接触力波动越发剧烈,但接触应变的波动频率和幅值降低;故障轴承滚动体在承载区与保持架兜孔两侧均会接触,使接触力出现负值;故障趋向于沿着滚动体滚动方向扩展。研究结论可为滚动轴承故障诊断及残余寿命预测提供理论依据。     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

滚动轴承接触问题的有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,建立了滚动轴承接触分析的三维有限元模型,分析得到了轴承滚动体的径向位移、滚动体与内外圈的接触应力云图,并将接触应力结果与Hertz理论计算的结果对比,计算两者的接近度,进而说明该法分析的可行性,也为轴承的进一步研究提供了理论基础.     

含缺陷滚动轴承内部载荷分布

建立了外滚道含矩形剥落的滚动轴承接触力学模型,基于Hertz接触理论研究了静态径向载荷作用下轴承内部载荷分布,并探究了缺陷形貌(环向跨度角、轴向跨度角)对轴承内部载荷分布的影响。结果表明,当滚动体经过缺陷区域时,其载荷部分卸载或完全卸载,而承载区内的其他滚动体加载;缺陷形貌对滚动轴承内部载荷分布有显著影响。总体来说,缺陷相貌尺寸越大,对内部载荷分布的影响越显著,缺陷环向跨度角和轴向跨度角综合决定了滚动轴承内部载荷分布。     

振动机械滚动轴承的故障尺寸量化研究

针对振动机械滚动轴承故障尺寸量化的问题,通过对振动机械滚动轴承故障特征的分析,基于Hertz接触理论考虑局部单一故障尺寸对接触变形的影响,引入载荷分布区,建立振动机械滚动轴承外环单一局部损伤故障双冲击现象动力学模型.根据此模型进行仿真并在圆振动筛上对两组不同缺陷尺寸的轴承进行了实验研究.结果表明,因滚动体滚过缺陷而产生...     

高速角接触球轴承接触疲劳寿命的有限元分析

首先简述了滚动轴承寿命的基本理论以及传统估算方法.然后根据轴承结构与工作特点,指出了滚动体与滚道的接触疲劳是轴承的主要失效形式,通过总结一般结构疲劳分析方法,提出了滚动轴承采用有限元法进行疲劳分析的方法和步骤.针对实际课题,对给定工况下的角接触球轴承B7005轴承接触疲劳寿命的有限元分析,将分析结果与轴承经典寿命估算结果进行了对比,一定程度上验证了提出的滚动轴承有限元疲劳分析法的合理性.     

滚动轴承支承刚度计算

滚动轴承的支承刚度计算是研究轴-滚动轴承系统动力学的关键问题之一。文中以深沟球轴承为例,采用力法和Hertz理论研究滚动轴承的受力与变形关系,在此基础上得到滚动轴承的支承刚度计算公式。着重探讨滚动体位置变化、离心力的作用、轴承的游隙和预紧、径向力和轴向力作用等因素对滚动轴承支承刚度的影响。计算结果表明:离心力的作用、轴承的游隙和预紧、径向力和轴向力作用对滚动轴承的支承刚度影响较大,滚动体位置变化对滚动轴承的支承刚度影响较小。所得结果为准确计算轴-滚动轴承系统动力学问题提供了前提条件。     

谐波减速器中薄壁轴承接触载荷-应力计算仿真研究

针对经典滚动轴承力学特性的研究大多基于刚性套圈的假设,但无法应用于谐波减速器中发生套圈变形的薄壁轴承问题,基于柔性套圈变形假设得到薄壁轴承接触载荷-应力计算模型,并通过ANSYS建立薄壁轴承柔-柔接触三维有限元仿真模型.分析薄壁轴承装配受载引起套圈变形后滚动体接触载荷分布规律,研究薄壁轴承滚动体-滚道非理想接触下滚动体接触载荷-应力计算模型,指出传统刚性套圈假设、切片法分析薄壁轴承载荷分布以及估算薄壁轴承接触应力的局限性.通过理论数值计算和仿真结果对比,验证了基于柔性套圈假设分析薄壁轴承接触载荷-应力计算及仿真结果的合理性、准确性.     

角接触球轴承的预加载荷及其应用

l预力。载荷的机理及方法滚动轴承在较大间隙的情况下工作时,会使载荷集中作用于处于受力方向的一个滚动体上,使这个滚动体和内外圈沟道接触处产生很大的集中应力,从而使轴承的寿命缩短,刚度降低;同时,当轴承有较大的径向间隙时,还会使主轴轴心发生漂移,影响机床加工精度,并容易产生振动。当滚动轴承正好调整到零间隙时,滚动体的受力状况要均匀得多。当把轴承调整到不仅间隙完全消除,而且产生一定过盈量（或称负间隙）,即进行所谓预紧时,由于滚动体和内外圈沟道接触处发生了一定的弹性变形,它们间的接触面积加大,各个滚动体…     

基于ANSYS Workbench的深沟球轴承接触应力有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立了深沟球轴承的三维非线性接触模型,对模型的边界条件进行合理的设置后,基于有限元的方法,在Static Structural(ANSYS)中对深沟球轴承的接触应力和变形进行了仿真计算,得到了轴承滚动体和内、外圈不同部位接触应力和变形的分布。计算结果与Hertz理论解进行了对比,两者具有良好的一致性,说明了用ANSYS Workbench分析滚动轴承接触问题是可行的,符合轴承在载荷作用下受力和变形的实际情况;有限元仿真计算的结果为滚动轴承的设计、优化和失效分析提供了参考依据,具有一定的工程实用价值。     

机械零件失效分析讲座：第5讲 滚动轴承失效分析

一、滚动轴承的失效和失效形式 在机器中,用得最多的轴承是滚动轴承。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。滚动体是滚动轴承区别于滑动轴承的核心元件。滚动体在内外圈的滚道上滚动时,其接触处的周期性接触应力可以很大,有时可达到5000MPa。因此易于产生表面疲劳现象。滚动轴承属于点接触或线接触的运动副,因此要求有良好的润滑条件,否则易产     

国外轴承滚动体制造技术

滚动轴承在国民经济和国防建设中应用非常广泛,它是一个重要的精密配件,人们比喻为“工业的关节”。随着科学技术的飞跃发展,滚动轴承正朝着高速重载、高精度、高寿命的方向发展。而轴承中的滚动体(钢球或滚子)是承载负荷而且与轴承的动态性能直接相关的元件,所以要求加工精度高和表面粗糙度低,它对提高轴承寿命具有很大的作用。因此,国外对滚     

高速滚动轴承接触应力与变形分析

针对高速轴承中现存的失效问题,采用有限元方法,利用ANSYS Workbench软件,建立高速滚动轴承三维分析模型。在合理的边界条件下,对模型中各个滚动体与轴承内、外圈接触应力和变形进行数值计算,从而得到各个滚动体与轴承内、外圈的接触应力及变形量,以及3号滚动体与1号滚动体的对比图,得出了相同增量下各个滚动体的接触应力和接触变形的变化情况。同一力下不同滚动体的接触面积变化情况。计算结果与赫兹理论解接近一致,表明建立的模型及边界条件合理,准确。求解得到的各个滚动体的接触应力和变形为滚动轴承的失效形式分析与设计提供理论依据。     

考虑接触特性的滚动轴承系统建模与仿真分析

根据Hertz接触理论和滚动轴承功能原理,以SKF6208深沟球轴承为参考,在ADAMS/View软件环境下设计建立了基于Impact函数的滚动轴承多体动力学仿真模型。通过实体接触条件下的轴承运转过程动态仿真分析,计算获得了滚珠与内圈、外圈及保持架之间的接触力动态分布规律。指出:轴承系统在启动瞬间(0~0.22 s)存在一定滑动,且接触力变化频率较大;进入滚动阶段(0.22~0.4 s)后,接触力变化频率减小,且呈周期性分布。仿真结果验证了滚动轴承的启动打滑现象,符合实际运行工况。为深入研究滚动轴承系统的接触机理及动态载荷提供了技术参考。     

薄壁深沟球轴承负荷分布及寿命研究

经典滚动轴承负荷分布的研究大多基于刚性套圈支承的假设,但用于柔性套圈支承的薄壁轴承存在较大误差。基于有限元分析软件ANSYS建立了薄壁深沟球轴承三维有限元分析模型,考虑外圈受载后弯曲变形对滚动体负荷分布的影响,分析载荷参数,轴孔配合间隙及滚动体个数等对轴承滚动体负荷及寿命的影响规律,分析结果与实验结果吻合度较高,说明运用该有限元方法对柔性支承套圈轴承进行性能分析是合理的,为进一步的性能分析及结构优化提供可靠的参考依据。     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法。以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性。综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响。结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题。     

滚动轴承刚柔多体接触动力学分析

以柔性多体动力学理论为基础,提出了以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的递推数值分析方法.以球轴承为例,研究了滚动轴承刚柔多体接触输出响应的动态特性.综合考虑滚动体与轴承内外圈滚道的时变接触刚度、柔性接触、摩擦、离心力等非线性因素,分析出转速、摩擦力和预紧力对滚动轴承的时变接触力和时变振动位移的影响.结果表明,以相对坐标描述刚柔多体接触滚动轴承的动力学模型,可以有效地解决滚动体与滚道间的时变接触振动响应和柔性接触等非线性接触动力学问题.