基于有限元的调心滚子轴承接触应力和疲劳寿命分析

建立调心滚子轴承接触有限元分析模型,计算其接触应力,研究游隙和接触角对应力分布的影响,分析轴承的疲劳寿命。结果表明:套圈滚道的最大接触应力在最下端滚子与滚道的接触面上,并沿套圈圆周方向逐渐减小;游隙为正的轴承最大接触应力随游隙的增大而增大,游隙为负的轴承最大接触应力随游隙的变化不稳定;轴承的疲劳点首先出现在最下端滚子与套圈的接触处,内圈的疲劳破坏程度远大于外圈,内圈首先产生疲劳失效;随着材料残余压应力的增大,调心滚子轴承的对数疲劳寿命呈近线性状增长,且残余应力深度越大寿命越长。     

圆柱滚子轴承滚子打滑机理研究

为研究圆柱滚子轴承在不同工况下的滚子打滑机理,基于ABAQUS/Explicit建立滚子与滚道柔性接触的有限元分析计算模型,以显式算法为基础对轴承进行全柔性多体动力学计算分析。通过提取轴承动力学计算结果中滚子中心节点速度变化历程,获得滚子相对滚道理想纯滚动的打滑率,研究内圈转速、径向载荷和过盈配合产生的压力等因素对滚子打滑率的影响规律。结果表明:内圈转速和径向载荷对滚子打滑率影响显著;随着径向载荷的增加和内圈转速的减小,可一定程度消除滚子打滑;在相同内圈转速和径向载荷下,增加内圈与轴的过盈配合产生的压力可降低滚子打滑率。     

基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究

以外圈带有局部剥落缺陷的圆柱滚子轴承为研究对象,基于ABAQUS显式求解建立有限元动力学模型。在一定径向载荷及内圈转速下,模拟了滚子滚过剥落缺陷的过程。通过该过程中系统等效应力、外滚道节点接触应力的变化规律与特点,分析了外圈剥落缺陷对圆柱滚子轴承的影响。最后根据滚子与内圈接触点位移变化规律判断了滚子在剥落缺陷中的运动状态。     

考虑热效应的圆柱滚子轴承内外圈位移及滚道应力特性分析

针对圆柱滚子轴承热特性如何影响轴承内外圈变形等轴承接触力学特性机理不明的问题,开展了考虑温度、转速、润滑等参数影响圆柱滚子轴承内外圈位移及滚道应力特性的动态分析。建立了轴承系统热-力耦合有限元模型,通过测试轴承变形量以及网格尺寸合理性分析验证了有限元模型的有效性。分析了不同转速、润滑油温度与流速下轴承内外圈位移及滚道应力特性。结果表明,轴承套圈位移随转速的增加逐渐增加;润滑油温度对滚道应力的影响取决于轴承游隙的大小,低温润滑下轴承滚道应力较大;轴承从启动状态到热平衡状态过程中内外圈位移变化明显,不同套圈角位置处位移变化幅度不同,整体上外圈位移大于内圈位移。     

轴承滚子非常态运动弹流润滑分析

针对工程中轴承工作时滚子发生非常态运动问题,建立滚子非常态运行模型,利用数值分析方法,研究了滚子非常态运行时滚子与外圈、滚子与内圈间的弹流润滑特性。结果表明,轴承滚子微小偏斜时,会造成滚子与外内圈之间一端油膜膜厚减小,接触压力增大,另一端变化正相反,其中接触压力的改变较明显,引起偏载现象,且滚子与内圈间的情况更严重;轴承滚子小角度歪斜时,对滚子与内外圈间膜厚和应力分布情况影响都不大。     

考虑弹流润滑效应艉轴承有限元静力分析

在考虑艉轴承弹流润滑效应的情况下,先对海水润滑艉轴承进行弹流润滑数值计算,将得到的水膜压力计算结果结合有限元法,再对艉轴承进行有限元静力分析,使其更加贴近于实际,更具有实际意义。同时分析不同工作载荷、不同轴承半径间隙以及不同轴承内圈厚度对艉轴承力学性能的影响。结果表明:艉轴承各对应位置的节点等效应力应变化趋势近似,但其值却随着载荷和半径间隙的增大而增大,其中载荷越大,艉轴承节点等效应力应变变化幅值越大,变化曲线越陡;不同内圈厚度对内圈内侧的最大Y向节点应力影响较小,却对轴承最大节点等效应力影响较大,其幅值变化较明显。     

双列圆锥滚子轴承内圈端面间隙偏差对其力学特性的影响

双列圆锥滚子轴承的内圈为分体式结构,其设计加工过程中,两内圈尺寸必然存在偏差,其端面间隙偏差大小将直接影响轴承内部接触的力学性能和刚度特性,但影响规律尚不明确。本文建立考虑内圈端面间隙的双列圆锥滚子轴承有限元模型,开展不同载荷工况下内圈端面间隙对轴承内部接触与刚度特性影响研究,获得内圈端面间隙偏差对轴承接触应力和刚度的影响规律。研究表明：内圈端面间隙变化会引起双列圆锥滚子轴承力学特性的改变,需要对间隙偏差进行控制;随着内圈间隙增加,双列圆锥滚子轴承的滚子与滚道间接触应力增大,两内圈端面之间的应力减小,轴承刚度增加;当间隙增加到一定值后,轴承内部接触力学特性以及轴承刚度变化将不明显,以此作为间隙偏差控制范围。     

基于热网络法的列车轴箱轴承热分析

分析了圆锥滚子轴承的摩擦热来源,在此基础上以脂润滑下的CRH3列车用轴箱圆锥滚子轴承单元130/240-B-TVP为研究对象,通过热网络法建立圆锥滚子轴承的热节点的平衡方程组,采用牛顿-拉夫逊迭代法求解进行热分析,研究了各热节点随着径向载荷和运行速度的变化趋势,并得出了圆锥滚子轴承在工作过程中温度最高点和最低点分别出现在滚子与轴承内圈接触处和主轴上.     

内圈倾斜对圆柱滚子轴承承载性能的影响

针对中低速圆柱滚子轴承在负载作用下内圈的倾斜,运用拟静力学方法对轴承承载性能进行研究。根据圆柱滚子轴承元件几何关系,分别建立滚子和内圈五自由度几何关系模型,计算滚子综合变形,运用切片技术计算轴承接触力,分析了倾斜状态下,轴承承载性能和滚子与套圈接触力及接触力波动的变化规律。结果表明:随着倾斜角增大,滚子与内外圈接触力先减小后增加,滚子最大变形缓慢增大并趋于稳定;不同径向力下的最大接触力缓慢增大,且径向力越大,最大接触力波动率越小。     

航空发动机轴承滑蹭损伤形貌分析

针对影响高速滚动轴承服役寿命关键因素之一的打滑蹭伤问题,通过观察宏观、微观形貌及轮廓分析等方法,对航空发动机服役后蹭伤轴承与未蹭伤轴承进行滑蹭损伤的形貌对比分析。结果表明:蹭伤轴承滚子覆着整周的色带,内圈呈现密布的剥落坑,且蹭伤表面存在烧伤层,内圈轮廓较未蹭伤轴承磨损更为严重。     

滚动轴承零件表面应力分布对其寿命影响

运用ANSYS软件模拟了大尺寸滚动轴承滚道及滚子在接触过程中的应力分布情况,分析了圆锥滚子与轴承内圈和外圈对应力集中及应力分布的变化过程,分析了轴承滚子表面的压力分布对滚动轴承疲劳寿命的影响情况,并得出了现行的轴承标准中的大尺寸圆锥滚子轴承、滚动轴承套圈滚道及轴承滚子接触表面外圈滚道容易发生应力集中而产生边缘效应的结论,建议在结构设计上进一步优化。     

考虑内圈挡边表面波纹度的圆锥滚子轴承振动特征研究

表面波纹度是圆锥滚子轴承滚道表面的主要形状误差之一。针对圆锥滚子轴承内圈挡边表面波纹度诱发的时变激励机理和动力学建模的问题,考虑流体动力润滑油膜与轴承轴向和径向变形耦合激励作用的影响,提出考虑时变激励的圆锥滚子轴承挡边表面波纹度动力学模型,并通过试验结果验证模型的有效性;研究内圈挡边表面波纹度时变激励下的圆锥滚子轴承的振动响应特征;分析内圈挡边表面波纹度幅值和阶次对圆锥滚子轴承振动响应特征的影响规律,解决圆锥滚子内圈挡边波纹诱发的时变激励及其动力学建模问题,为获得准确的含内圈挡边表面波纹度的圆锥滚子轴承的动力学响应特征提供新的手段和方法。结果显示,轴承的振动水平随着内圈挡边表面波纹度幅值的增大逐渐加剧;内圈挡边表面波纹度会改变轴承振动加速度响应频谱的峰值频率;当内圈挡边表面波纹度的阶次为滚动体数目的整数倍时,圆锥滚子轴承振动值将出现峰值。因此,控制内圈挡边表面波纹度的幅值与阶次将有利于抑制圆锥滚子轴承的振动水平。     

垂直轴风机圆锥滚子轴承有限元分析

基于有限元法在接触问题中的应用,对垂直轴风机顶部双列圆锥滚子轴承进行非线性分析.以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面,以滚子为接触面创建接触对。得到轴承Mises应力趋势及接触应力的变化规律,最大应力值出现在距外载最近的滚子上。对最大承载滚子环向接触应力的路径分析表明,应力分布曲线呈抛物线状,符合赫兹弹性体接触理论的分布规律。     

滚动轴承动态接触特性数值模拟中若干问题

滚动轴承运转过程中的动态接触特性与轴承使用寿命密切相关,目前主要是利用各种数值模拟技术开展轴承动态接触行为研究。通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同模型设计参数下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究,考察材料模型的设计、边界约束模式的选择和单元大小的定义等因素对数值模拟结果的影响情况。研究结果表明,由刚性体内外圈模型计算得到的滚子组最大应力仿真结果明显大于由弹性体内外圈模型得到的结果,且载荷方向上轴心位移变化起伏较大;采用外圈转动、内圈固定的边界约束模式时,轴承各组件上的最大动态接触应力值以及轴心在载荷方向的位移均高于采用内圈转动、外圈固定约束模式时的求解结果;单元大小也明显影响最终的动态模拟结果,较小单元尺寸下得到的应力结果明显大于较大单元尺寸下的模拟结果。研究结论可以为轴承动态接触特性数值模拟过程中模型构建方案的合理确定提供参考。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

考虑油沟的轴承边缘应力仿真分析和优化

某变速箱用圆柱滚子轴承使用中出现边缘应力集中而失效,分析其主要原因为用传统弹性接触理论校核时未考虑油沟,不能反映滚子与内外圈的实际接触情况.基于MASTA建立分析系统模型,并根据滚子与内外圈的实际接触情况对模型加以修正,实现内圈边缘应力的准确计算.分析油沟宽度与滚子修形量、轴承偏载角的关系,得出油沟最大宽度为0.7 m...     

超硬镀膜圆柱滚子轴承动力学接触特性分析

以NU308E圆柱滚子轴承为例建立有限元模型,并基于ANSYS/LS-DYNA对其给定工况下的动力学接触特性进行分析,得到滚子的最大接触应力和轴承的最大节点位移。对该型轴承镀不同膜材和膜厚时的动力学接触特性进行分析。结果表明:膜材的弹性模量越大,最大接触应力越大而最大节点位移越小;膜厚为5~8μm时,最大接触应力和节点位移最小。     

深沟球轴承动态接触特性有限元仿真分析

利用LS-DYNA建立了适用于行星减速机构中支撑行星轮的深沟球轴承的多体动态接触有限元模型,基于显式动力学有限元法,综合考虑了轴承外圈运转速度,径向载荷和行星架运转速度的影响,对轴承滚动体在不同工作条件下的动态接触特性(位移、速度、应力及接触力)等进行了仿真分析,得出了轴承的动态接触响应。研究表明,轴承中滚动体在运转过程中存在着公转与自转运动,与外圈和内圈接触时出现最大线速度和最小线速度。最大应力发生在与内外圈接触时,且最大应力受转速影响小,将赫兹解与仿真解进行比较,说明了分析的可行性。滚动体与保持架的接触力波动最大,数值最小;与内外圈接触力波动小,数值与径向载荷基本相同。     

考虑轴箱轴承表面波纹度的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立一高速车辆出现轴箱轴承表面波纹度缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑轴承的内、外圈以及滚子表面波纹度对车辆振动特性的影响。仿真结果表明:当轴承出现波纹度缺陷时,轴箱振动加速度会增大,而构架的加速度变化不大;对于外圈表面波纹度,会在特定频率及其倍频处出现峰值,且当纹度波数等于或接近滚子数目相或其倍数关系时,轴箱会出现严重的振动;对于内圈表面波纹度,当波纹度数N_w≠iZ±1且N_w≠iZ±1(其中i为正整数)时,在所仿真的波数下可能会出现多种基频及其倍频成分,否则只会产生特定的基频及其倍频成分;对于滚子表面波纹度,当滚子波纹度数目为偶数时,只会出现特定的基频及其倍频成分,且在特征频率旁边存在着调制边带;随着滚子波纹度数目的变化,三种情况下的轴箱振动加速度幅值会在波纹度数目等于滚子数目处产生峰值点,且随着波纹度幅值的增加,三种情况下的轴箱的振动均变得越来越剧烈。     

基于ANSYS的四列圆柱滚子轴承接触应力和刚度分析

对四列圆柱滚子轴承的接触应力、变形以及径向刚度进行了研究.建立了四列圆柱滚子轴承的有限元三维模型,基于ANSYS和Hertz接触理论,阐述了建模过程中的关键步骤,结合短应力线轧机的应用实例,计算了轴承滚子、内圈的接触应力与变形分布,直观表达了交错排列滚子之间的应力分布情况,计算结果和Hertz理论值相比较,具有较好的一致性.通过计算不同载荷下的轴承变形（轴承内孔轴线的相对位移）,获得了轴承刚度随径向载荷变化的规律.