考虑弹流润滑效应的高速角接触球轴承刚度特性研究

高速角接触球轴承的刚度特性对航空发动机转子系统的动态特性有着重要影响。为获得油润滑条件下角接触球轴承刚度特性,需要考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。基于Jones拟静力学模型,建立了考虑弹流润滑影响的耦合滚动体/套圈接触刚度和油膜刚度的滚动轴承刚度计算模型。应用滚动轴承刚度计算模型分析了弹流润滑效应对角接触球轴承刚度的影响规律。研究结果表明:与不考虑弹流润滑效应的情况相比,考虑弹流润滑效应的角接触球轴承刚度有较明显的降低;较之轴承轴向刚度,轴承径向刚度对弹流润滑效应更为敏感;在考虑弹流润滑效应的情况下,润滑油动力黏度和黏压系数的增大均使得轴承刚度减小,黏温系数的增大仅使得轴承径向刚度增大,但对轴向刚度几乎没有影响;随着转子转速的升高,弹流润滑效应对轴承径向刚度的影响愈加明显,但对轴向刚度的影响逐渐弱化;随着轴向载荷的增加,弹流润滑效应对轴承刚度的影响缓慢增大;随着径向载荷的增加,弹流润滑效应对轴向刚度的影响缓慢减小,而对径向刚度的影响则几乎保持不变。     

滤波减速器转臂轴承混合润滑性能分析

综合考虑滤波减速器转臂轴承的载荷、接触几何、真实表面粗糙度等因素的影响,建立了转臂轴承的混合润滑数值分析模型,分析了额定工况和不同转速、温度下轴承接触区的油膜比厚、接触载荷比和下表面应力等参数,并在此基础上探讨了沟曲率半径和表面粗糙度对转臂轴承混合润滑特性的影响。结果表明：提高转速可使接触区由边界润滑进入全膜润滑,润滑性能改善;环境温度升高将导致润滑剂粘度下降,致使润滑状态恶化,下表面应力增大;内沟曲率半径增加导致内滚道接触区下表面应力增大,油膜比厚先减后增再单调递减;外沟曲率半径增加导致外滚道接触区下表面应力持续增大,油膜比厚先略有上升后一直减小;减小表面粗糙度改善界面润滑状态,但过小时并不能减少干接触,反而还会增加下表面应力和提高加工成本。     

轴向定位预紧轴承刚度计算

研究轴向定位预紧状态下角接触轴承和圆锥滚子轴承的刚度计算方法．首先,由轴向载荷作用下轴承内外圈相对位移及力平衡关系,推导角接触轴承和圆锥滚子轴承的轴向刚度计算公式;其次,由轴向定位预紧轴承受径向载荷时各滚动体的变形,推导出此二类轴承的径向刚度计算公式;并且,经合理近似给出上述径、轴向刚度公式的简便计算公式;最后,将公式的计算结果同实验数据作对比,表明公式的误差较小,可以实际应用．     

薄壁角接触球轴承轴向刚度分析及其实验

针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究．根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴向刚度进行分析;搭建轴承轴向刚度测试平台,并利用该平台对71718的轴向刚度进行测试．实验结果与分析结果的对比可知,利用Hertz解析解计算时误差较大,利用有限元法得到的解与实际测试结果误差在10％以内．     

1700四辊可逆式板带粗轧机工作辊轴承载荷谱分析

四辊轧机工作辊轴承不承受轧制力，理论分析和实验研究证实，该类轧机工作辊轴承径向仅承受平衡缸产生的平衡力。稳态轧制及空转时轴承受稳定的径向载荷，咬入和抛钢时轴承受径向冲击载荷。四辊可逆式轧机是偶道次轧制过程中轴承轴向载荷甚小，但奇道次轧制过程中轴向载荷很大。轴向载荷过大是四辊轧机工作辊四列圆锥滚柱轴承失效的主要原因，应增大轴承锥角以提高轴向承载能力，同时采取措施控制轴承座与机架窗口的间隙，以降低轴向     

鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响

建立了鼠笼柔性支撑一体化轴承的FEM-拟动力学迭代分析模型,采用FEM模型计算支撑结构和轴承滚道的变形,采用非圆滚道的拟动力学模型分析轴承动态特性。研究了一个鼠笼支撑一体化球轴承在载荷作用下的内部载荷分布,分析了柔性支撑一体化结构对球轴承动态特性的影响。结果表明,鼠笼支撑一体化结构使轴承内部最大接触载荷减小了10.94%,疲劳寿命增加了11.3%,轴承刚度大幅降低,打滑率上升了15.8%。并且,轴承套圈壁厚越厚,结果越接近刚性支撑假设的计算结果;轴承套圈壁厚越薄,鼠笼支撑带来的影响越显著。     

考虑安装条件的角接触球轴承热结构仿真分析

以角接触球轴承25TAC62B为研究对象,采用Palmgren经验公式计算轴承的发热量,通过ANSYS软件对考虑安装条件下角接触球轴承的装配体有限元模型进行仿真分析,在对角接触球轴承进行瞬态热分析的基础上,分别研究轴承座、轴承外圈、轴承内圈及轴的温度场和热变形情况.仿真结果表明：轴承内圈外滚道与滚动体接触处的温度最高,而轴的内部温度最低;轴承座和轴承外圈产生显著的热变形,轴承内圈和轴的接触面因温升引起热变形使连接越来越紧.将考虑安装条件下角接触球轴承各元件温度分布的有限元仿真结果与采用热网络方法的计算结果进行对比,验证了模型的可靠性.该方法为精确计算轴承部件热结构耦合特性奠定基础,说明精密机械传动中考虑安装条件影响是必要的.     

三维五向石英/环氧复合材料的热传导性

为了给三维编织复合材料在热传导方面的设计应用提供必要的依据,以石英纤维和环氧树脂为原料,制备三维五向石英/环氧复合材料,通过瞬变平面热源法测量复合材料的导热系数,分析纤维体积分数、编织角和不同减纱方法对复合材料轴向及径向热传导性能的影响.结果表明:三维五向编织复合材料的热传导性能沿着轴向和径向呈现出各向异性;其轴向导热系数随着纤维体积分数增大而增大,随着编织角增大而减小;其径向导热系数随着纤维体积分数和编织角的增大而增大;减纱会降低三维复合材料的热传导性能,与减纱线细度、分散减列相比,集中减列的影响最明显,轴向和径向导热系数分别降低了3.2%和3.0%.     

单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度分析

为提高数控机床整机可靠度,基于赫兹接触理论,对单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度进行研究,利用单螺母滚珠丝杠副的导程、接触角、丝杠公称直径、滚道曲率比、工作载荷等技术参数建立了轴向接触变形的理论模型.根据滚珠丝杠副的轴向接触变形小于加工精度的原则,建立滚珠丝杠副可靠性模型.利用改进一次二阶矩法分析和计算单螺母滚珠丝杠副的可靠度和灵敏度。结果表明:适当增大滚珠丝杠副的导程以及减小滚道曲率比可提高滚珠丝杠副的刚度,减小工作载荷可以降低滚珠丝杠副的轴向接触变形,提高滚珠丝杠副的可靠度.     

不同安装方式下行星滚柱丝杠副载荷分布研究

综合考虑行星滚柱丝杠副轴段刚度、螺纹牙刚度和接触刚度及安装方式、受力状态等因素,建立了行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布计算模型。在对计算模型验证的基础上,详细分析了安装方式、受力状态、结构参数和牙型参数等对螺纹牙载荷分布的影响规律。结果表明,决定螺纹牙载荷分布规律的主要因素是行星滚柱丝杠副的材料参数、结构参数与安装方式,其中丝杠与螺母的轴向累积弹性变形是引起行星滚柱丝杠副螺纹牙载荷分布不均的主要原因。螺纹牙刚度对载荷分布的影响较小,随着螺纹牙刚度的减小,载荷分布不均程度逐渐降低。此外,滚柱螺纹牙个数与螺距对载荷分布的影响很大,载荷分布不均程度随着螺纹牙个数的增大或螺距的增大而增大。     

反向式行星滚柱丝杠承载分布及寿命分析

反向式行星滚柱丝杠是一种承载能力强,精度高、寿命长的直线传动机构。目前国内外对该机构的研究较少且不能综合分析不同承载条件下各结构参数对载荷分布及疲劳寿命的影响。因此,作者建立了其载荷分布、轴向变形和寿命的计算模型。在柱面坐标系中分别建立丝杠、滚柱和螺母的曲面方程;利用曲面啮合理论求出IPRS一个节距内滚柱分别与丝杠和螺母的啮合点;依据曲面方程和啮合点位置,利用赫兹接触理论建立啮合面接触变形的精确计算方式。根据赫兹变形、组件轴向变形及螺牙变形的几何关系建立载荷分布计算模型,并依据该模型得出特定参数下IPRS承载端的轴向变变形;依据求出的载荷分布、基于Lundberg-Palmgren方程建立寿命评估模型。将承载端轴向变形计算结果与实验数据对比,验证了该模型的准确性。针对关键参数于IPRS性能的影响进行分析,结果表明：载荷分布主要受螺牙数目、滚柱数目和螺旋角的影响,偏载率随着三者增加而增大;轴向刚度受滚柱数目、螺牙数目、螺旋角和螺母外径影响较大,其随滚柱数目和螺母外径的增大而增大,随螺牙数目和螺旋角的增大先增大后减小;接触疲劳寿命受滚柱数目、牙型半径、螺牙数目和接触角影响较大,其随着滚柱数目、牙型半径、螺牙数目的增大而增大,随着接触角的增大而减小。     

无保持架球轴承变速曲面设计及仿真分析

针对无保持架球轴承滚动体之间接触碰撞的问题,提出在外圈滚道设计变速曲面,使滚动体有规律地进行减速、加速运动,进而使滚动体自动分散.分析了滚动体在径向载荷作用下时变位移规律,基于Hertz理论对轴承各零件间的作用力进行分析,建立了滚动体与局部变速曲面之间的接触力方程,揭示了变速曲面环向跨度角与接触力之间的关系,并进行变速...     

双列圆锥滚子轴承拟静力学分析

为了研究风电设备中双列圆锥滚子轴承的拟静力学特性及寿命情况,提出了一种基于坐标向量运算的分析模型,该模型将坐标向量和旋转矩阵应用于传统的拟静力学分析,能够准确、快速得到实际复杂工况下轴承内部载荷分布和轴承疲劳寿命。通过将该模型应用于某型号3 MW风电主轴承,得到了极限载荷工况下圆锥滚子与内、外圈滚道和内圈挡边的接触载荷分布曲线,确定了极限载荷工况中不同倾覆力矩下的圆锥滚子受力曲线,并得到了轴向游隙为-0.25~0.25 mm时,轴承整体寿命变化曲线,确定了最佳寿命时轴向游隙为-0.025 mm。     

一个新的干摩擦结合部法向接触阻尼方程

依照矫正分形几何学理论与Hertz法向接触力学方程,建立新柔性结合部法向接触阻尼方程.考虑变化凸起顶端曲率半径与连续载荷,推出一种求导函数但非偏导函数获取办法,构建2个凸起之间互相作用的法向接触刚度方程.研究结果表明:法向接触阻尼随着表面粗糙轮廓分形维数的增大而先下降后增加;当表面粗糙轮廓分形维数小于第一拐点时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而增大;当表面粗糙轮廓分形维数大于第一拐点时,法向接触阻尼随着分形粗糙度的增大而减小;法向接触阻尼随着法向接触载荷的增大而先减小后增大.仿真曲线图中的2个拐点和1个极小值点为干摩擦结合部接触参数的优化设计提供了依据.     

有限长轴颈轴承的弹性流体动力润滑分析

为研究变形对有限长轴颈轴承弹流润滑特性的影响,利用Winkler弹性基础模型对其进行分析,使用压力和膜厚双重迭代方法进行数值模拟求解。其结果表明:载荷越大,刚性轴承与柔性轴承的油膜压力和厚度差异越大;在轴承表面变形的条件下,随载荷的增大,偏心率随转速增大而减小的幅度变小,偏位角随转速增大而增大的幅度亦变小;随转速的增大,偏心率随载荷增大而增大的幅度变大,偏位角随载荷增大而减小的幅度亦变大。此外,还研究了在定载荷条件下轴承宽度、厚度、润滑油黏度、间隙等参数对油膜压力、厚度及破裂位置的影响规律。该研究成果可为轴颈轴承的设计及其性能计算提供相应的理论参考。     

双列内节流液体静压轴承动态特性分析

应用液体静压支承动态特性的分析原理,研究确定了有回油槽双列内节流液体静压轴承的传递函数,并在此基础上,分析了系统的稳定性及各种参数对轴承动刚度的影响,结果表明：这种轴承的稳定性很好;轴承的动刚度与载荷率近似地区正比：设计间隙和油液粘度承动刚度的影响很大,而供油压力对轴承刚度的影响很小。     

润滑油黏度对高速球轴承性能及损伤的影响

为探究高速工况下润滑油黏度对轴承润滑状态及性能的影响,试验研究了Si_3N_4陶瓷和GCr15轴承钢材质的7014C型角接触球轴承在不同润滑油黏度条件下的温升和振动特性.结果表明,轴承温升及振动随润滑油黏度的增大呈现出先下降后上升的趋势,影响程度随转速的增大而增大.同时,陶瓷轴承较钢制轴承在不同润滑油黏度条件下均表现出更优越的性能.将试验结果与轴承润滑状态分析结合,讨论了润滑油黏度、润滑状态、轴承性能三者的关系,为高速角接触球轴承适用润滑油黏度的选择提供了重要依据.此外,本文还对不同润滑条件下的轴承滚动面损伤进行了分析.结果显示,全膜弹流润滑条件下,陶瓷轴承与钢制轴承滚动面损伤较小且差异不明显.部分膜弹流润滑条件下的轴承滚动面损伤严重,表面出现大量凸峰和凹谷,轴承滚动体及外滚道表面损伤较内滚道严重,钢制滚动体的表面划痕较陶瓷滚动体密且深.     

滚子轴承生成热及温度分布研究

结合滚子轴承的拟静力学模型和轴承摩擦生热模型,计算得出滚子轴承各部分的生成热。采用有限差分法将轴承系统的温度节点进行离散化处理,得到热平衡方程组,对滚子轴承传热及温度分布进行计算,并编制轴承生成热分析软件。对某一型号轴承在不同转速、载荷条件下的生成热进行计算,得出了转速及载荷对轴承生成热和温度分布的影响规律。结果表明:滚子与轴承外圈滚道之间的摩擦生热量最大,随着径向载荷的增加,轴承打滑现象减轻,会减小轴承的功率损失;轴承因温度过高而失效的部分通常为内圈滚道表面。     

角接触球轴承刚度理论计算与实验

采用坐标变换方法建立角接触球轴承滚动体接触变形的几何关系,根据Hertz弹性体接触理论推导了角接触球轴承刚度的解析表达式。理论分析了预紧力、接触角等对轴承刚度的影响。研制了轴承刚度测试实验台,将理论分析与实验结果进行了对比,结果表明:理论计算方法与实验结果的相对误差在10%以内,能够满足工程计算的需要。     

定压预紧下角接触球轴承的动力学建模方法

针对定压预紧下的角接触球轴承在动态条件下的接触状态进行动力学建模.分析了定压预紧机理和受力特点,考虑了陀螺力和离心力的影响,基于Hertz接触理论,提出了一种角接触球轴承动态非线性模型的建模方法.通过对模型的数值迭代,确定了角接触轴承的动力学参数以及包括轴承内外圈在动态情况下的法向接触力、接触角、最大压应力、轴向位移、接触斑点和刚度值等动态接触参数集.设计了一个装有定压预紧轴承组的试验台,通过预紧力和转速调整,测量轴承在不同工况下内外圈的相对位移,与构建的模型进行了比对,验证了建模方法的正确性,为轴承生热量和疲劳寿命分析提供了理论依据.