风电主轴轴承试验机轴系性能仿真分析

为校验所设计风电主轴轴承试验机的机械结构能否满足强度、刚度要求,以及作为支承的四列圆柱滚子轴承能否保证试验机的支承刚度,以某型4.5 MW风电机组主轴轴承试验机轴系为研究对象,利用有限元方法对不同主轴刚度下支承轴承的载荷特征进行分析计算,结果表明：主轴的刚度和强度满足设计要求;四列圆柱滚子轴承的刚度和最大接触应力也能满足要求;主轴刚度不仅影响四列圆柱滚子轴承各列滚子的最大载荷,同时影响承载滚子的数量。     

基于接触应力的圆柱滚子轴承疲劳寿命分析

首先介绍了圆柱滚子轴承疲劳寿命的经典理论计算方法.然后运用Hertz接触应力理论计算出圆柱滚子轴承的最大接触应力,结合三参数幂函数公式确立疲劳寿命曲线方程计算出轴承的疲劳寿命值.通过改变轴承滚子数目、径向力大小以及径向游隙等参数,将基于接触应力得到的疲劳寿命结果与经典理论结果进行比较,证明了该方法的合理性.并分析了在考虑离心力作用下高速圆柱滚子轴承疲劳寿命与转速之间的关系.     

圆柱滚子轴承的动态刚度分析

依据拉格朗日定理,在考虑Hertz弹性变形和弹性流体动压润滑的情况下,建立了圆柱滚子轴承旋转过程中的动态刚度模型,并用试验验证了动态刚度模型。通过模型分析了在径向载荷作用下,圆柱滚子轴承的动态刚度是随轴承的旋转而周期性波动的,波动的大小与轴承的润滑、载荷、径向游隙、滚子数和轴承转速等有关,润滑的存在使轴承的动态刚度增大。     

圆锥滚子轴承径向刚度的计算方法研究

指出了目前滚动轴承刚度计算方法存在的问题,对圆锥滚子轴承载荷分布进行了分析;通过Hertz理论得出了沿圆锥滚子母线方向的弹性变形量表达式;根据Dowson-Higginson油膜厚度公式得出了沿圆锥滚子母线的油膜厚度表达式;推导出考虑油膜厚度时计算圆锥滚子轴承径向刚度的数学公式.实际算例结果表明:当径向载荷不高的情况下.油膜的存在对轴承刚度影响较大,实际计算中不应忽略;随着径向载荷的增大,油膜对轴承刚度的影响逐渐减弱.     

发动机圆柱滚子轴承载荷分析及刚度计算

在发动机圆柱滚子轴承拟静力学分析的基础上,建立了基于轴承径向游隙和油膜厚度的圆柱滚子轴承刚度计算模型。研究了圆柱滚子轴承的刚度特性,分析了圆柱滚子轴承的载荷分布和受载变形情况,为发动机轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据。     

预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度分析

对预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度进行了分析.在考虑经典Hertz弹性接触、空心滚子变形和润滑的基础上,建立了滚子-滚道接触副的接触模型.进而在考虑离心力的情况下,计算了预载荷空心圆柱滚子轴承的动态刚度,得到轴承的刚度是随内圈旋转而周期性波动的,并分析了外载荷、空心度、过盈量和滚子个数对轴承动态刚度的影响.     

三排圆柱滚子轴承接触特性分析

建立三排圆柱滚子轴承的接触力学模型,计算分析三排圆柱滚子轴承在复合载荷下的接触载荷、最大接触应力及次表面应力的分布,以便确定每列最大载荷滚子所在的位置角。研究结果表明：第一排与第二排滚子承载区域相差180°左右,且第一排滚子承载的数量多于第二排;第三排滚子承受所有径向力,其滚子的接触应力远大于第一排和第二排。因此,适当增大第三排滚子的直径,有利于延长轴承疲劳寿命。     

无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度试验研究

设计了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的试验方案,对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了试验研究,将静态径向刚度的试验值和计算值进行比较,分析了径向载荷和填充度对静态径向刚度的影响。试验结果验证了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度的计算模型具有较高的可靠性,同时得出了填充度和径向载荷对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的影响规律。     

凸轮滚子轴承疲劳寿命及滚子接触应力计算

根据凸轮作用在圆柱滚子轴承上的径向力计算了轴承的疲劳寿命;根据凸轮与轴承接触的运动关系计算了滚子轴承的极限转速;分析计算了圆柱滚子轴承的载荷分布,并根据得出的最大滚子载荷计算了轴承的内外圈与滚子的接触应力。结果表明,滚子轴承的极限转速在许用极限转速范围内;轴承外圈的疲劳寿命与滚子的寿命在一般的使用工况下均能达到设计使用要求;滚子与内外圈的最大接触应力在所选用材料的许用应力范围之内。     

弹性复合圆柱滚子轴承接触特性分析

为探讨弹性复合圆柱滚子轴承滚动体与滚道的接触问题,首先采用有限元方法和经典赫兹接触理论计算方法对实心圆柱滚子轴承的接触应力与变形进行计算,并将两种方法得到的计算结果进行比较,比较结果表明:两种计算方法结果误差在10%以内,由此可知,有限元方法对计算轴承接触问题具有准确性。鉴于实心圆柱滚子轴承与弹性复合圆柱滚子轴承的内外圈接触副相似,可采用有限元方法对弹性复合圆柱滚子轴承接触应力分析。通过有限元方法对不同载荷下的弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、接触半宽、接触位移以及接触应力沿轴向分布进行计算与分析,得到的结果表明:一定载荷下,弹性复合圆柱滚动体的接触位移及接触半宽随着填充度的增大而增大;不同载荷下,弹性复合圆柱滚动体接触应力及等效应力随填充度的增大均存在极小值,且随着载荷的增大,极小值呈一定规律变化。弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承在接触应力方面具有明显优势,设计合理的填充度能降低弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力和改善"边缘效应"。     

三排柱式回转支承非理想Hertz接触特性分析

传统方法对三排柱式回转支承的滚柱与滚道间的接触分析都是基于Hertz接触理论,然而滚柱与滚道的实际接触超出了Hertz接触理论的范围。针对该问题,重点研究了滚柱与滚道的非理想Hertz接触特性,得出了接触变形及接触应力沿滚柱轴向的变化规律。结合McEwen关于圆柱体法向接触理论,推导了滚柱与滚道接触区内部的应力场各应力分量解析表达式,并讨论了滚道失效与应力之间的关联。最后,建立了滚柱与滚道接触的3D有限元模型,仿真结果表明,接触区的应力分布与解析解基本吻合,结论可为三排柱式回转支承的设计与制造提供参考。     

双列调心凹面滚子轴承接触载荷分析

在考虑滚子与套圈、滚子与保持架以及保持架与引导套圈作用力的条件下,建立双列调心凹面滚子轴承动力学模型.以某双列调心凹面滚子轴承为研究对象,与静力学分析模型滚子最大接触载荷计算结果对比,验证了模型的正确性.并分析了工况条件(轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩、转速)和结构参数(滚子数量、滚子长度、径向游隙)对滚子最大接触载荷的...     

双列圆锥滚子轴承支承的车辆驱动桥主减速器轴系固有特性分析

车辆驱动桥主动轴采用双列圆锥滚子轴承的支承结构将引起轴系固有特性发生变化,基于赫兹接触及有限元理论建立了双列圆锥滚子轴承刚度模型及支承轴系动力学模型,对比分析了支承结构改变前后的轴系固有特性及轴向载荷对轴系固有特性的影响.分析结果表明:采用双列圆锥滚子轴承支承结构后,减速器主动轴的轴系固有频率较原支承结构有所减小;随着...     

考虑滚子位置变化的圆柱滚子轴承非线性刚度特性分析

以圆柱滚子轴承为研究对象,考虑轴承运转过程中滚子周向位置分布的周期性变化,对经典圆柱滚子轴承载荷分布理论进行改进,并对由此引起的轴承刚度时变特性进行分析,同时研究圆柱滚子轴承平均刚度及平均接触滚子数随径向力的非线性变化规律。为了对改进理论算法进行验证,采用有限元接触分析方法对圆柱滚子轴承刚度及滚子接触状态进行分析。研究结果表明,改进理论算法和有限元接触法均能准确预测轴承瞬时刚度的时变特性及平均刚度随径向力的非线性变化特性,同时证明轴承平均接触滚子数的改变是轴承刚度变化的根源。基于改进理论算法进而分析轴承初始径向游隙、径向力、滚子设计数量等关键参数对圆柱滚子轴承性能的定量影响规律。     

The lubrication of roller bearings subjected to couples

Roller bearings are generally designed to carry mainly radial loads with additional bearings employed to carry any axial loads. Occasionally, limited space prevents the use of these additional bearings, so that the roller bearing itself must carry the axial load. This must be taken by flanges on both the inner and outer races. The effect on the rollers themselves is to modify the load distribution on their generator contact surfaces because the rollers are now subjected to a couple in addition to the radial load. A similar effect is produced if two flanged (or unflanged) roller bearings support a loaded shaft. As its ends are nominally direction fixed, the rollers must be subjected to terminal couples, thus causing a modification to the load distribution at the contact surfaces. The effect of such forces on the footprint shape and on the bearing lubrication is investigated.     

Effect of Silicon Nitride Balls and Rollers on Rolling Bearing Life

Three decades have passed since the introduction of silicon nitride rollers and balls into conventional rolling-element bearings. For a given applied load, the contact (Hertz) stress in a hybrid bearing will be higher than that of an all-steel rolling element bearing. The silicon nitride rolling-element life as well as the lives of the steel races were used to determine the resultant bearing life of both hybrid and all-steel bearings. Life factors were determined and reported for hybrid bearings. Under nominal operating speeds, the resultant calculated lives of the deep-groove, angular-contact, and cylindrical roller hybrid bearings with races made of post-1960 bearing steel increased by factors of 3.7, 3.2, and 5.5, respectively, from those calculated using the Lundberg-Palmgren equations. An all-steel bearing under the same load will have a longer life than the equivalent hybrid bearing under the same conditions. Under these conditions, hybrid bearings are predicted to have a lower fatigue life than all-steel bearings by 58% for deep-groove bearings, 41% for angular contact bearings, and 28% for cylindrical roller bearings.     

FEM Comparison of Ball and Roller Bullgears

A structural finite element model has been developed for calculating the forces transmitted through the rolling elements (load distribution) in a bullgear assembly. The elastic structural model consists of 3-D beam elements used to approximate the global race deflection and non-linear springs that approximate the combined rolling element/raceway contact deflections. For rollers, an upperbound on the contact stress (assuming linear variation of force along the length of the roller) is estimated by modeling the rollers as pairs of nonlinear springs. The finite element approach iteratively solves the contact forces at each, rolling element. Contact stresses are then calculated from the contact, forces using Hertz contact theory. This approach is applied to analyze two proposed designs of ball and crossed roller bearing, bullgear assemblies used for rotating the radar antenna on top of a ship's mast. The loads analyzed include those arising from wind loading and from out-of-flatness of the inner race of the bearings due to deflection of the mast. The distribution of the load and the maximum contact stresses for the proposed bullgear assemblies are estimated and compared. It is found that the maximum contact stress in the crossed roller bearing is less than that in the ball bearing for both types of loads. Furthermore, the analysis shows that the out-of-flatness loading produces significantly higher stresses than wind loading.     

中子应力谱仪样品承重台回转支承载荷分析

针对中子应力谱仪样品承重台(简称“中子谱仪样品台”)旋转运动机构用三排圆柱滚子回转支承的特殊结构和受载情况,基于Hertz理论,实现了力学分析模型的建立和求解,在此基础上通过有限元法分析了中子谱仪样品台极限工况下滚子与滚道之间的接触特性,然后分析了轴向载荷、径向载荷、滚子数量对回转支承刚度的影响。研究结果表明：在中子谱仪样品台极限工况下,上排滚子与滚道的接触区域等效应力最大,为76.98MPa,外圈滚道的最大等效应力为14.82MPa,内圈滚道最大等效应力为11.26MPa;刚度分别随轴向载荷、径向载荷和滚子数目的增大而增大,且均成非线性关系,当轴向载荷增至1200kN、径向载荷增至300kN时,轴向刚度和径向刚度增长趋势明显减慢,当上排与下排滚子数量增至170时,轴向刚度的增大趋势明显加快。研究结果为中子谱仪样品台旋转运动机构的设计提供了参考。     

对数修形圆锥滚子轴承接触副径向刚度分析

以Hertz弹性接触理论为基础,推导出对数修形圆锥滚子与滚道之间的接触变形公式,依据弹流润滑理论,建立对数修形圆锥滚子轴承滚子-滚道接触副等效刚度分析模型,通过实例对对数修形圆锥滚子轴承进行有限元静力学接触分析,得到滚子、滚道接触变形分布。结果发现:接触变形随滚子有效长度和等效曲率半径的增大而减小;等效接触刚度随着接触载荷的增大而增大,等效接触刚度随着滚子有效接触长度增大而呈线性增大,随着修形量增大变化很小。