高速角接触球轴承优化设计

运用球轴承拟静力学设计分析方法,引入“套圈滚道控制假说”,建立了高速角接触球轴承多目标函数的优化设计模型和优化算法,采用分层序列和目标综合的方法,开发了高速角接触球轴承优化设计和绘图软件,并获得了７１８、７１９、７（１）０、７（０）２四个系列共计１１３个型号轴承的优化主参数。     

基于STAR-CCM+的高速角接触球轴承喷油润滑研究

喷油润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,喷油润滑条件下轴承温升特性是影响轴承动态工作稳定性的重要因素。基于两相流理论,以71904C角接触球轴承为研究对象,建立全轴承模型,采用旋转坐标系描述各组件运动,分析滚动轴承在不同参数下喷油润滑的两相流与传热效率的影响规律。结果表明：随着轴承转速增加,轴承搅拌力矩也相应增加,导致轴承内部温度升高;润滑油运动黏度增加,轴承内部流场搅拌力矩增加,导致轴承温度升高;轴承喷油速度增加,内部流场温度呈现先增加后降低趋势,因此存在一个最佳喷油速度使得轴承温升最低。     

高速角接触球轴承的结构

本文以高速内圈磨头支承为背景,介绍了高速角接触球承的基本结构和结构参数,定性地说明了它们对轴承高速性能的影响,并给出了一些变型结构和组合结构设计,对其它调整支承的设计和应用有借鉴作用。     

复杂工况下脂润滑推力角接触球轴承温升特性研究

复杂工况下,脂润滑角接触球轴承的温升特性对轴承的安全运行具有重要影响。针对脂润滑推力角接触球轴承在复杂工况下的温升特性进行研究,建立了推力角接触球轴承摩擦发热率数学模型;基于传热学理论,分析主轴-轴承-轴承座系统传热方式,建立轴承温升模型,通过试验验证了模型的合理性;基于轴承温升模型,分析了轴承工况参数和结构参数对轴承外圈温升特性的影响规律。结果表明,所建模型可以较好地预测复杂工况下轴承外圈温升,仿真结果与试验结果最大误差为8.3%;轴承在运行开始后20 min内,轴承外圈温升速率较快;载荷、转速的增大以及环境温度的升高均能使轴承外圈温升增大;钢球数增多和沟曲率半径系数增大均能使轴承外圈温升下降。研究结果为脂润滑推力角接触球轴承的优化设计提供了理论依据。     

油气润滑角接触球轴承腔内空气压力分布数值分析

基于轴承腔内油气两相流流动模型,采用VOF方法和MRF模型对高速角接触球轴承腔内油气两相流的流动情况进行数值计算,重点分析轴承腔内和滚珠表面的压力分布,以及转速、初始空气压力等参数对压力分布的影响。结果表明:轴承腔内的压力因滚珠与保持架的搅动作用,整体处于负值,并且在局部区域形成漩涡;随着转速的增加,腔内压力在负方向上逐渐增大,内外圈之间的压差也随之增大;沿着滚珠自旋方向,压力在负方向上逐渐增大,到滚珠与内圈接触点附近达到最大值,这有利于将润滑油吸附到滚珠表面,从而得到更好的润滑效果;初始压力越大,腔内压力在数值上也越大,分布不均匀性程度随之加剧,初始压力的选取对轴承润滑有很大影响。     

喷嘴结构对角接触球轴承油气润滑中气帘效应的影响

针对角接触球轴承油气润滑中的气帘效应问题,基于气液两相流理论,构建了轴承腔内油气两相流的数值分析模型,分析了轴承腔内气帘效应的形成机理及影响因素,对比分析了5种喷嘴结构对气帘效应的影响.结果表明:在高速工况下,内圈与滚动体接触区附近产生的气帘效应阻止润滑油到达润滑点;气帘效应随轴承转速的升高而加剧;使用D型喷嘴结构时,...     

角接触球轴承内圈织构设计及对油气润滑两相流的影响

针对角接触球轴承油气润滑中内圈润滑油含量少和保持性差的问题,提出在轴承内圈滚道设计圆凹坑形表面织构的润滑增效方法。基于气液两相流模型和多重参考系方法,建立内圈织构化角接触球轴承腔内油气两相流数值分析模型,分析内圈织构对轴承油气两相流动及润滑增效的影响。结果表明：织构化轴承可以显著提高润滑油在内圈的保持量,同时改善轴承腔内润滑油分布不均的状况;在微织构附近油气两相流动更不规则,所产生的压力梯度和速度梯度有利于提高气液两相膜的承载力;随着轴承转速的升高,内圈织构润滑增效效果相对减弱;随着供油量的增加,内圈织构润滑增效效果更加显著。     

预紧及转速对角接触球轴承动态接触特性的影响

基于拟动力学、套圈控制理论建立了角接触球轴承的刚度、旋滚比数学模型。以此为基础利用Matlab编程,计算了轴承钢球与套圈的接触角、陀螺力矩、旋滚比和轴承刚度,分析了高速工况下预紧载荷、转速对轴承各接触参数的影响规律。     

高速精密角接触球轴承刚度计算

在分析轴承受力和变形的基础上 ,根据主轴轴承内部球与沟道接触载荷和接触角 ,提出了一种新的计算轴承径向、轴向和角刚度的方法 ,并分析计算了轴承旋转速度、预紧载荷和内外圈沟道曲率系数对轴承刚度的影响。附图 14幅 ,表 1个 ,参考文献 2篇     

高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要.以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度.结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高...     

高速精密角接触球轴承最小预紧载荷计算

提高主轴刚性和旋转精度 ,控制滚动体的公转和自转打滑 ,应对高速精密角接触球轴承施加一定的预紧载荷。不适当预紧载荷使轴承发热增加 ,降低轴承的疲劳寿命和影响主轴的旋转速度。根据机床主轴的使用要求选择合适的预紧载荷非常重要。本文在分析高速精密角接触球轴承钢球受力的基础上 ,给出了球在沟道中不产生陀螺滑动时应施加的最小预紧载荷。附图 3幅 ,表 1个     

高速角接触球轴承静态刚度的分析与计算

在Hertz接触理论的基础上，结合Newton-Raphone法，针对定位、定压两种不同的预紧方式，分析计算了轴向力和径向力联合载荷作用下高速角接触球轴承的静态刚度。计算数据表明，轴向刚度的精确计算与简化计算结果相差较大，而径向刚度的精确计算与简化计算值相差不大。     

影响高速角接触球轴承旋滚比的因素及分析

将高速角接触球轴承的摩擦发热转化为对旋滚比的研究，建立了高速球轴承分析程序，对影响旋滚比的各因素进行了数值计算分析。结果表明：钢球在内圈沟道接触处的旋滚比明显大于在外圈沟道接触处的旋滚比，旋滚比随fc的增大而增大，随fi的增大而减小，且fi的影响较fc显著；为减小陀螺效应和离心作用的影响，高速球轴承应尽量选用小的接触角。另外，钢球直径及预紧力对旋滚比也有较大影响。     

高速角接触球轴承动态刚度的分析与计算

在Hertz接触理论的基本上，结合Newton-Raphone法，针对定位、定压两种不同的预紧方式，分析计算了轴向力和径向力联合载荷作用下高速角接触球轴承的动态刚度，结果表明：定位预紧下轴向刚度和径向刚度随转速增加而增大；定压预紧下轴向刚度随转速增加而减小，径向刚度随转速增加而增大。     

基于ANSYS的高速角接触球轴承接触分析

针对机床高速角接触球轴承复杂工况下的接触分析问题,首先利用ANSYS软件建立了有限元分析模型对球-平面接触进行有限元分析,将分析结果与赫兹公式理论解进行比较,验证有限元接触分析的正确性;然后分析了网格细化程度对计算精度的影响;最后建立了完整的角接触球轴承参数化模型,分析载荷、转速作用下的应力分布。得出如下结论:随着载荷的增大,每个球与内外圈的接触应力均增大,且与内圈的接触应力大于与外圈的接触应力;随着转速的增大,球与外圈的接触应力增大,而与内圈的接触应力减小。为角接触球轴承耦合热应力等的分析提供了方法。     

高速角接触球轴承速度性能试验研究

以内圆磨床砂轮轴中定压预紧成对串列背对背安装的角接触球轴承为例，通过试验研究了结构型式，润滑参数和润滑油对高速性能的影响，研究结果为高速轴承的设计和应用，以及润滑参数的选择提供了依据。