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。     

角接触球轴承中心位移与轴承反力关系研究

采用2个自由度"准刚体模型",在轴承中心轴向位移和径向位移已知的条件下,用力法求解出滚动体与轴承内外圈之间的接触力,进而求出轴承的径向反力、轴向反力与反力矩。讨论了滚动体离心力、陀螺力矩以及滚动体位置对滚动轴承中心位移与轴承反力关系的影响。计算结果表明:轴承中心轴向位移、径向位移增加导致轴承径向、轴向反力显著增加,轴承可视为非线性硬弹簧;滚动体离心力和陀螺力矩作用,使得轴承的径向反力和轴向反力减小,内外圈接触角变化;滚动体位置变化使得轴承径向反力与轴承反力距的变化幅度最大可达1.92%。     

计入轴倾斜时轴-轴承系统跨学科耦合分析

采用动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS,辅以手工编程的方法,研究了变载荷作用下轴-轴承系统动力学、摩擦学、刚度和强度耦合分析问题的建模和求解,着重讨论轴受载变形倾斜对轴-轴承系统动力学行为、轴承的摩擦学特性和轴颈表面动应力的影响。耦合分析计算结果表明：动应力在轴颈表面沿轴向和周向的分布与油膜压力沿轴向和周向的分布密切相关;动应力随时间的变化与轴-轴承系统的动力学响应密切相关。轴倾斜使得轴-轴承系统的动力学响应、润滑性能以及轴颈表面动应力发生改变。     

深沟球轴承回转误差建模与分析

以深沟球轴承为研究对象,基于轴承零件几何位移方程与力平衡方程,综合考虑了零件物理属性、几何误差与工况载荷的耦合效应,建立了深沟球轴承六自由度回转误差模型.并通过仿真的方法分析了深沟球轴承滚动体直径误差与径向游隙对轴承回转精度的影响,得到了其影响规律.结果表明,多个滚动体存在误差时,滚动体排布对轴承回转精度存在显著影响,...     

低噪声深沟球轴承仿真分析

在深沟球轴承动力学分析基础上,建立了低噪声深沟球轴承动态性能仿真数学模型,利用ADAMS多体动力学分析软件,开发了低噪声深沟球轴承仿真分析软件,对6205型低噪声深沟球轴承进行了仿真分析,探究了轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数,保持架兜孔引导间隙,保持架偏心距,轴向、径向载荷以及转速等参数对轴承振动的影响,结果表明:轴承径向游隙,内、外沟曲率半径系数对轴承本底振动有较大影响;合理的保持架兜孔形状以及兜孔半径均可减小轴承振动;施加一定的轴向载荷能够有效减小轴承振动,提高轴承寿命。     

轴承知识

正1滚动轴承的分类滚动轴承按滚动体形状可大致分为:球轴承和滚子轴承。球轴承按套圈结构可分为:深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承等;滚子轴承按滚子形状可分为:圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。此外,按承受的载荷方向或公称接触角不同,可分为:a.径向轴承——公称接触角为0°的向心轴     

立式转子跌落到深沟球保护轴承上的动力学分析

在立式磁悬浮轴承系统中,由于需要承受转子跌落后重力所引起的冲击,通常采用配对安装的角接触轴承作为保护轴承来使用,很少采用深沟球轴承。但深沟球轴承径向游隙的存在使其具有一定的轴向承载能力,且具有价格便宜、安装方便等优点。为了将深沟球轴承应用到此场合,重点研究了其作为立式磁悬浮轴承系统中保护轴承的工作性能。首先建立了立式转子的动力学模型、转子与轴承之间的碰撞模型以及深沟球轴承的支撑刚度模型,根据所建立的模型,对立式磁悬浮转子跌落到深沟球保护轴承上的动力学响应进行了仿真分析,并在立式磁悬浮轴承试验台上进行跌落试验研究,仿真和试验结果表明:在轻型立式转子应用场合,深沟球轴承可以代替配对安装的角接触轴承作为保护轴承来使用。     

轴承对变速箱齿轮——轴承系统的影响

通过Romax Designer软件建立五档5T18型变速器齿轮—轴承系统仿真模型,在一档工况下分析了输出轴后端深沟球轴承在不同轴承预紧度、倾斜度下对系统动力学性能的影响,获得了系统轴承力、传动误差和动态啮合力等动态响应曲线。     

高速角接触球轴承承载及其支承刚度的分析与计算

基于Hertz弹性力学理论、滚动轴承动力学和滚道控制理论,考虑滚动体的离心力以及陀螺力矩影响,建立了高速角接触球轴承所承受的栽荷与径向位移（ux,uy）、轴向位移（uz）和角位移（θx、θy）的关系,从而分析了高速角接触球轴承的承栽能力,计算了高速角接触球轴承承受联合栽荷作用下的轴承位移。求解获得高速角接触球轴承的栽荷一位移关系,在此基础上,采用差分逼近的方法计算,得到高速角接触球轴承多个方向的支承刚度。     

预紧力对轴承接触状态及电主轴回转性能的影响

高速电主轴角接触球轴承的性能由转速、支承刚度、旋转精度和摩擦生热等因素决定,这些因素都直接关系到轴承在轴向预紧力作用下的接触特性。研究了轴承滚动体与滚道在轴向预紧力变化下的接触特性。提出了一种利用开尔文四线法测定轴承不同轴向预紧力下接触电阻的新方法。结果表明,随着轴承轴向预紧力的增大,接触电阻呈非线性减小。对于角接触球轴承,当轴向预紧力大于一定值时,接触电阻趋向平稳,形成"L"型曲线。进一步研究了轴向预紧力对背靠背角接触球轴承对作为大型电主轴一端支撑的旋转精度的影响。研究表明,轴承外圈径向跳动随着轴向预紧载荷的增大呈现"降-升-降"的波动趋势,反映了径向游隙变化以及背对背轴承对隔离挡圈平行度误差对轴承外圈姿态变化的综合影响。本研究为角接触球轴承作为小型电主轴和大型电主轴的支撑进行轴向预紧时预紧载荷的优化提供了技术支撑。     

三点接触球轴承与圆柱滚子轴承组合应用分析

三点接触球轴承与圆柱滚子轴承组合作为一个支点使用时,依据三点接触球轴承与轴承座的配合方式不同,有3种形式:轴向和径向均有间隙、仅径向有间隙、轴向和径向均无间隙。为了更好地使用三点接触球轴承与圆柱滚子轴承的组合,结合具体传动机构介绍了3种配合形式下组合轴承中各轴承受力的计算方法和组合轴承应用的注意事项。     

密珠式深沟球轴承轴向承载性能研究

密珠式深沟球轴承适用于低速、高旋转定位精度及承受较大径向和轴向负载的场合。其中,密珠式深沟球轴承的轴向承载性能受径向游隙的影响较大,进而影响轴承的使役行为。文中基于一款自主设计的密珠式深沟球轴承,建立了球轴承轴向承载的理论计算模型,并通过Matlab软件开展了程序化计算,分别得到了径向游隙对轴向承载能力和轴向定位精度的影响,得出轴向承载能力与径向游隙成反比关系、轴向定位精度与径向游隙成正比关系的结论。     

变载荷作用下轴-轴承系统动力学行为研究

以普通轴-轴承系统为研究对象,采用数值仿真方法研究了轴-轴承系统在冲击载荷、正弦载荷、旋转载荷等变载荷作用下系统动力学响应,发现变载荷作用下的普通轴-轴承系统也存在共振行为,并提出了轴-轴承系统两种共振频率的确定方法。分析结果表明：轴-轴承系统的自然频率与轴颈转速、轴承间隙和润滑油粘度有关;当外载荷作用频率与轴-轴承系统自然频率相同时,系统将产生共振;共振时轴承的最大油膜压力显著增大,而最小油膜厚度显著减小。     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。     

轴向槽气体轴承-转子非线性系统的动力学行为

针对轴向槽气体轴承支承的转子非线性动力系统,研究了系统动力学行为的不平衡响应和分岔。采用矢量拟合近似求解的方法,建立了轴向槽气体轴承的有理函数模型,通过耦合转子运动模型,提出了一种轴向槽气体轴承-转子非线性系统动力学模型,在对其动力学行为求解过程中避免了对动态气膜力的反复求解,减少了计算时间。运用轴颈和圆盘中心的轨迹图、频谱图、Poincaré映射和分岔图分析了轴向槽气体轴承-转子系统的非线性不平衡响应和分岔行为。以转速为分岔参数研究了非线性系统从倍周期运动通向混沌的道路,以质量偏心为分岔参数研究了非线性系统的倍周期运动的倒分岔行为。数值结果表明轴向槽气体轴承-转子非线性系统存在复杂的动力学现象及分岔行为。     

高速滚动轴承-转子系统时变轴承刚度及振动响应分析

高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下,滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性,往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素,建立高速滚动轴承力学模型,计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成,建立滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。以FAG角接触球轴承(HCB7012E)为例,分别计算静载荷作用下的内外圈轴向、径向相对位移,并与舍弗勒轴承分析软件BearinX?的计算结果进行比较,验证了模型对静态位移仿真的精度。在不同轴承预紧状态下,仿真滚动轴承-转子系统在不平衡激励下的振动响应,并与试验结果比较,验证了模型仿真系统动态响应的精度。利用一个背对背安装的角接触球轴承-转子系统,研究在静载荷、不平衡载荷激励作用下滚动轴承刚度的变化规律,并计算时变轴承刚度作用下转子的时域振动响应及频域特征,为高速滚动轴承-转子系统设计、动力学分析与故障诊断提供依据。     

滚动轴承的动力学仿真分析

在动力伺服刀架中,轴承的动力学特性很重要,影响到刀架的精度以及可靠性。基于UG和ANSYS/LS-DYNA以轴承的几何学为基础建立有限元模型,同时在轴承内圈加入轴颈模拟轴与轴承之间力的传递。以动力伺服刀架中双联齿轮处的深沟球轴承6203为例,综合考虑轴承的径向载荷和转速的影响,应用ANSYS/LS-DYNA对滚动轴承在特定工况下进行显式动力学仿真与分析,得出了轴承的动态响应。结果与滚动轴承的实际运动情况吻合良好,为进一步研究滚动轴承的动力学特性提供了更可靠的依据。     

轴承间隙及柔性特征对机构动态误差的影响分析

为能够准确、有效地揭示轴承间隙与柔性特征对机构动态误差的影响规律,基于多体动力学理论与Hertz接触理论,提出一种计及轴承间隙与柔性特征影响的多体系统建模方法。该方法采用力约束替代运动约束,构建多体系统环境下的轴承精细化模型。基于该方法,可深入揭示轴承微观动力特性与多体系统宏观动态性能及运动精度之间的映射关系。在此基础上,以含深沟球轴承的曲柄滑块机构为仿真算例,分析轴承间隙与柔性特征对该机构运动位置与速度误差的影响规律。研究表明,轴承内外圈中心形成的相对偏心轨迹的变化特征是由多体系统动态环境下的轴承受载特性决定的;在轴承偏心影响下的机构运动位置与速度误差大小会随曲柄转角位置不同而变化。     

不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明：在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。