面向典型工况的四点接触球轴承接触状态分析

四点接触球轴承在实际服役环境下易出现三点、四点接触现象，复杂时变的接触特征导致其建模分析及试验研究的难度较大。首先，建立四点接触球轴承力学模型，对其接触受力及运动状态进行分析；然后，利用刚体动力学分析轴承各零件之间的瞬态几何关系；最后，利用赫兹接触和润滑理论建立力学模型，通过GSTIFF I3求解器获取轴承组件在各个时刻相互之间作用所产生的状态信息，从而得到四点接触球轴承的多点接触特征。基于上述模型开展了转速、径向载荷等工况参数对四点接触球轴承动态接触的影响分析，结果表明：当转速较高时，轴承在离心力的作用下容易出现三点接触现象，副接触对的接触力随着转速的提高而逐渐增加；当径向载荷与轴向载荷比值增加到一定程度时，轴承易出现四点接触现象。     

考虑热效应的角接触球轴承弹流润滑数值分析

建立角接触球轴承的几何和数学模型,通过求解考虑热效应的Reynolds方程,对角接触球轴承的弹流润滑问题进行数值模拟,得到角接触球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,分析了考虑热效应时角接触球轴承的几何参数(接触角、吻合度、径向游隙等)、速度及载荷对压力和膜厚的影响。结果表明:设计角接触球轴承时,尽量提高内圈与球体在轴向方向的吻合度以有利于润滑油膜的形成,在轴承整体参数不变的情况下选择较小的节圆直径,可改善轴承润滑;从弹流润滑角度讲,选择合适的球体直径可使压力、膜厚、温度处于合适范围内,改善轴承工作情况;适度提高轴承的运转速度将有利于润滑油膜的形成,从而延长轴承使用寿命。     

薄壁四点接触球轴承接触问题有限元分析

基于Ansys有限元软件,提出薄壁四点接触球轴承的逐级梯度细化接触区域的单元网格划分方法。建立等截面薄壁四点接触球轴承1/2单个滚动体与套圈及整个轴承有限元模型。计算分析了网格单元尺寸对四点接触球轴承接触特性的计算精度影响,求解整个轴承有限元模型在静径向力下的载荷分布规律,获得了薄壁四点接触球轴承较为精确的椭圆接触区域形状和四点接触状态。研究表明:对于接触特性计算,网格划分单元尺寸近似于接触椭圆短半轴的50%时便可以得到较精确计算结果,对于薄壁四点接触球轴承,钢球与内、外圈滚道的接触应力、等效应力和接触变形与径向载荷呈非线性递增关系,接触应力大小和载荷分布的计算结果与赫兹接触理论计算值具有较好的一致性。计算结果较为精确的模拟了薄壁四点接触球轴承的接触特性和载荷分布规律。     

正交法/响应面法四点接触桃形沟球轴承参数优化

为研究四点接触型桃形沟球轴承寿命提升问题,以某车床伺服电机中的四点接触球轴承为原始研究模型,以滚子数量、滚子直径、垫片角及轴承游隙为影响因素,以轴承基本额定寿命为目标函数,利于基于正交实验法和响应面法对四点接触球轴承结构参数与寿命延长建立关系,得到载荷F值的大小及等高线图进行判断。结果表明:增加滚子数量与增加滚子直径有利于提升轴承使用寿命;增加垫片角数值可以使轴承寿命先增加后减少再增加;增加轴承游隙使轴承寿命先增加后趋于平稳。该研究方法可使垫片角和轴承游隙对提升轴承使用寿命的影响复杂规律得到线性表达,优化后四点接触球轴承使用寿命提升了54.33%,为该类轴承优化设计提出新的设计思路。     

三点接触球轴承双半内圈沟道几何参数变化对游隙的影响

讨论了三点接触球轴承双半内圈内部几何参数的关系及轴承游隙的计算方法,并分析了双半内圈接触角、沟曲率半径、偏心量变化对游隙的影响,结果表明:双半内圈相互差对轴向游隙的影响大于对径向游隙的影响;双半内圈主要参数在公差范围内时,接触角对径向游隙、轴向游隙的影响最大,内圈沟曲率半径对径向游隙、轴向游隙的影响最小。     

工业机器人用薄壁四点接触球轴承的设计分析

针对工业机器人用薄壁四点接触球轴承特殊的结构和性能要求,从主参数的确定,结构参数的选取以及有限元分析等方面,对该轴承设计上需特殊考虑的问题进行了分析。     

机器人用四点接触球轴承旋转精度影响因素

针对机器人用四点接触球轴承旋转精度难以预测和控制的问题,提出了同时考虑轴承内圈沟道和外圈沟道圆度误差的轴承旋转精度数值计算方法。根据轴承内部元件运动学和几何学关系建立轴承旋转精度数值计算模型。使用MATLAB编写轴承旋转精度求解程序,得到内圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、外圈沟道圆度误差幅值和谐波阶次、钢球直径偏差及钢球个数对轴承旋转精度的影响规律。进行了轴承旋转精度试验,验证了仿真结果的正确性。轴承旋转精度涉及很多指标,所研究的四点接触球轴承旋转精度衡量指标指轴承外圈径向跳动。结果表明：轴承外圈径向跳动随着内外沟道圆度误差幅值的增大先平稳后快速增大,随着内圈外沟道圆度误差谐波阶次的增大呈现周期性变化,随着钢球直径偏差的增大呈线性减小,随着轴承内部钢球个数的增大呈指数减小。所建模型解决了四点接触球轴承旋转精度难以进行理论求解的问题,能够准确预测轴承的旋转精度,为四点接触球轴承的精度设计提供了理论基础。     

负游隙对特大型双排四点接触球轴承载荷分布的影响

给出负游隙双排四点接触球轴承接触载荷分布的计算模型。采用Newton–Raphson法计算了某型号双排四点接触球轴承在联合载荷时不同负游隙下的接触载荷分布情况,分析负游隙与轴承接触载荷分布的关系,并与经验公式的计算结果进行对比。结果表明：计算模型正确合理。随着负游隙绝对值增大,发生4点接触的钢球数越多,直到所有钢球都发生4点接触;轴承中最大接触载荷随负游隙绝对值的增大先减小后增大。双排四点接触球轴承上排钢球与滚道接触的最大接触载荷比下排球与滚道接触的最大接触载荷大。     

三点接触球轴承打滑动力学分析与验证

三点接触球轴承是航空发动机中的关键基础件。目前对三点接触球轴承的仿真分析多基于拟静力学模型,对于打滑、擦伤等特殊行为缺乏解释,而滚球打滑易引起滚道磨损、蹭伤等故障。在对轴承元件进行受力分析的基础上,引入滚球与左右半内圈的接触状态判断条件,采用动力学方法对三点接触球轴承进行了打滑分析。然后,分析了设计接触角及运行参数对轴承打滑率的影响。最后,通过实验研究了滚球通过内圈频率及滚球公转转速随轴向载荷及内圈转速的变化规律,并与动力学模型仿真值进行对比验证了方法的有效性。研究结果表明：轴向载荷越小或转速越高,打滑率越大;在转速和载荷工况条件相同的情况下,轴承打滑率随着设计接触角的增加而增加;而在不同转速工况下,轴承发生打滑的轴向载荷临界值不同,其数值随转速的升高而增加。     

航空发动机主轴用四点接触球轴承结构分析

从发动机用四点接触球轴承的结构入手，对某型发动机连续发生多起转子前移故障，轴承损坏严重的现象分析；提出在不改变轴承的结构和设计参数的情况下：“控制球径的选配范围”，“测量成套轴承的接触角”，“内外套圈匹配时应检查Wki，使之满足Wk1＜Wk2”三项措施，提高轴承的高速运转性能。同时建议采用两半内圈三点接触的结构型式。附图1幅。