高速轴承滑蹭试验台设计及动态特性分析

打滑蹭伤是制约高速滚动轴承工作性能和服役寿命的关键问题之一。高速轴承工作时往往还伴随高温、振动等严苛工作条件,开发高速轴承在高温、激振环境下的滑蹭模拟试验台有助于实验研究高速轴承在复杂工况下的打滑蹭伤机理。采用双电主轴分别驱动轴承内圈和滚动体试样,模拟在不同滑差率、径向载荷、转速、激振载荷、温度、润滑等工况条件下,轴承内圈与滚动体试样之间的动态接触。讨论了试验台工作原理和结构设计,利用ANSYS Workbench对试验台主轴进行了模态分析,调查其固有频率,并分析了激振载荷对主轴变形的影响,为试验台的参数设置提供依据。     

三瓣波滚子轴承不同凸出量对比试验分析

三瓣波轴承通过滚道轮廓的高点和低点位置来增加非承载区滚动体的预紧力,外圈三瓣波形能够使圆柱滚子轴承在高速、轻载的发动机工况下起到防止滚动体与滚道打滑的作用。通过试验分析三瓣波波形凸出量对滚动体防打滑能力的影响。     

考虑疲劳故障的圆柱滚子轴承打滑失效分析

考虑滚道疲劳剥落故障、滚动体与保持架之间的非连续接触等因素,建立圆柱滚子轴承的非线性弹性接触显式动力学模型,研究不同剥落故障位置、径向载荷、内圈转速对滚动体和保持架打滑特性的影响规律;将仿真结果与理论解进行对比,验证有限元模型的有效性。研究结果表明:滚动体在非承载区更容易出现打滑;相同工况下剥落故障会使得滚动体和保持架的打滑率大幅增加,其中复合故障下的打滑率增加最多,内圈故障和外圈故障下的打滑率增幅基本相同;增大径向载荷能有效减轻轴承的打滑现象,但载荷增加到一定程度后对打滑的抑制效果不明显;低转速工况下内圈和外圈疲劳故障对轴承打滑率的影响不大,随着转速的提高疲劳故障对打滑率的影响愈加明显。     

圆柱滚子轴承启动阶段滚动体打滑特性分析

基于滚动轴承动力学理论,考虑了轴承启动阶段滚动体与滚道之间润滑状态的变化,建立了圆柱滚子轴承启动阶段动力学分析模型及非线性动力学微分方程,通过求解,仿真分析了径向载荷、内圈角加速度、润滑油黏度和工作温度对滚动体打滑特性的影响规律。结果表明:在圆柱滚子轴承启动阶段,滚动体自转角速度的增长不是线性,而是呈现阶梯状,并且在启动初期,滚动体的打滑较为严重;轴承启动阶段的滚动体打滑率随不同的径向载荷和内圈角加速度变化非常复杂;适当提高润滑油黏度或降低工作温度可以有效地减小轴承启动阶段滚动体的打滑,从而减小滚道划伤,并且相较于润滑油黏度,工作温度的影响程度更小。     

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

为得到较准确的高速动车轴箱轴承动态性能,考虑了轴承内部摩擦,润滑剂以及保持架等因素,利用Python语言求解所建立的双列圆锥滚子轴承(5+3n)自由度拟动力学模型,得到轴承各滚动单元角速度和内外圈接触面相对滑动速度的分布,对不同游隙下滚子打滑率和内外圈PV值动态性能进行了研究。结果表明:随着轴承负游隙的增大,滚动体与内圈接触载荷增大,滚子打滑率逐渐降低;滚动体与内圈相对滑动速度较大,PV值明显大于外圈;与内圈相比,滚动体与外圈接触处产生的热量明显小于内圈处。     

调心滚子轴承实体保持架的改进设计

调心滚子轴承具有两列滚动体,主要承受径向载荷,同时也能承受任一方向的轴向载荷。有较高的径向载荷能力,特别适用于重载或振动载荷下工作,且可以补偿由于安装和轴的变形引起的同心度误差,而被广泛用于钢铁、矿山、造纸和海运等行业的各种机械。为满足轴承在高速重载条件下工作,既要保证轴承工作的可靠性,又要延长轴承的使用寿命。如何使外圈、内圈、滚子、保持架性能相匹配具有重要的意义,     

基于旋滚比的电主轴轴承预紧力优化研究

为研究不同工况下轴承预紧力对电主轴轴承动力学的影响规律,基于外轨道控制理论,建立了一种以旋滚比可优化的轴承预紧力动力学模型。通过分析高速状态下滚动体载荷和特征参数动态变化过程,构建综合考虑滚动体滚动、自旋转、陀螺运动和离心力的轴承动力学分析模型,在此基础上,计算旋滚比动态变化结果;研究Jones发现的阈值与旋滚比之间的动态定量映射关系;以轴承滚动体打滑状态为优化目标,使用MATLAB仿真分析不同工况下轴承最佳预紧力。建模分析表明,轴承旋滚比大小可以反映轴承预紧效果,也可实现轴承预紧力动态定量优化。     

考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。     

基于ANSYS/LS-DYNA高速列车轴箱轴承动力学分析与故障模拟

为了开发高速列车轴箱轴承的在线监测系统,合理布置振动传感器测点,进而完成轴承的实时故障诊断。施加了吻合实际工况合理的边界条件和载荷条件,在ANSYS/LS-DYNA中建立了高速列车轴箱轴承的动力学模型,并且仿真分析了高速列车轴箱轴承的动力学特性。进行了双列圆锥滚子轴承正常工作状态与滚动体表面剥落情况下的显示动力学运动仿真,并在运转工作状态下,将无故障轴承与滚动体表面剥落故障轴承的仿真信号进行了时域参数对比及利用小波包络谱频域对比。为进一步研究高速列车故障轴承的运动仿真与分析奠定一定基础。     

齿轮箱轴承打滑损伤及预防措施

对用于风力发电行业用齿轮箱和锥式破碎机中的轴承进行分析,指出轴承易打滑原因和危害,分析滚动体打滑和保持架组件打滑两种打滑类型,阐述打滑失效机理,提出合理选择轴承类型以满足最小载荷要求.黑色氧化处理减缓轴承打滑危害,碳基涂层减少在混合摩擦下的磨损从而减小打滑失效,新设计空心滚子轴承、薄壁保持架轴承和将行星轮内孔作为轴承滚道的整合式方案来改善轴承受载和接触情况,避免打滑现象,满足设备的正常高效的运转.     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

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     

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。     

一种新型机床主轴轴承空心圆柱滚子轴承

空心滚子轴承的应用始于本世纪初,用以改善轴的柔性。早在70年代初在美国预负荷的空心滚动体已用于高速轴承,靠预负荷的滚动体防止其在高加速度和大离心力条件下滚动体打滑。美国国家航空航天局(NASA)曾进行了一系列试验;苏联将此种轴承用于铁路机车车辆上,利用空心滚子变形增大滚子在滚道的接触面积,提高轴承的承载能力;日本、德国等在轧机轴承上采用一种连接销轴穿过空心滚子孔的保持器,用以节省保持器架所占用的空间,来增多滚子数量,从而增加了轧机轴承的承载能力;奥地利的斯泰尔公司(Stayr)为了减轻滚子重量,改善轴承启动和加速时的动…     

国外空心滚动体的试验应用

高性能航空涡轮发动机的不断发展,部分原因是由于发动机主轴轴承能在高速或高DN值下顺利工作。现在小型航空涡轮发动机主轴轴承DN值有日益增大的趋势,最新的涡轮发动机主轴轴承的DN值为1.5～2百万,估计1980年后可达400万。为适应这种发展趋势,近年来,国外一些轴承制造与应用单位陆续报导了采用空心滚动体和组合滚动体（即采用不同材料制造滚动体的中心部分和外壳部分）的一些试验研究情况。 在高速轴承中采用空心滚动体有如下好处:     

精密机床角接触球轴承打滑特性仿真分析

以H7006C角接触球轴承为研究对象,通过ADAMS多体动力学软件建立考虑润滑作用下的轴承刚柔耦合多体动力学模型,分析了内圈转速、轴向载荷和径向载荷对轴承打滑特性的影响,结果表明:保持架打滑率随转速的增大而增加,随轴向载荷和径向载荷的增大而减小,且轴向载荷对保持架打滑率的影响更为显著.     

滚动轴承的"跨步跳动"

经典轴承分析理论由于把滚动体载荷分布处理成连续变量,因而忽略了滚动体离散性所引起的轴承振动。当滚动体通过承载区时,由于受压滚动体数目的奇偶性变化而使轴承产生周期性振动,分析了这种振动的幅值和径向游隙的影响,并提出了"奇压"、"偶压"现象和"跨步跳动"概念。     

滚子制造工艺(1)

滚子是滚子轴承中承受载荷的滚动体,在轴承工作时,滚子在轴承中除绕自身轴心旋转外,还沿着内圈的滚道绕轴承的轴心作公转,这两个运动使轴承在运转中作近乎纯滚动,其摩擦系数约为滑动摩擦系数的20％。滚子和套圈的接触是线接触,钢球是点接触,故滚子轴承承受负荷的能力较球轴承大。滚子和套圈比较,在轴承寿命上,滚子和钢球一样属薄弱零件,其原因可以从滚子在轴承中承受的载荷情况和工作条件看出。     

氮化硅陶瓷滚子轴承的加速寿命试验和断油润滑试验

本文介绍了一次组合陶瓷轴承的加速寿命试验和断油润滑试验,试验轴承是用于某航空发动机主轴前支承的短圆柱滚子轴承,滚动体由氮化硅陶瓷材料制成,套圈和保持架仍采用原钢轴承的套和保持架,试验设备为航空轴承专用试验台,试验表明,试验陶瓷轴承在高速条件下工作寿命和短期油润滑能力均好于同型号钢轴承。     

滚动轴承滚动体配合间隙对载荷分布的影响

根据滚动轴承载荷分布理论,采用新算法取代传统轴承载荷分布计算方法,并用该方法计算法滚动轴承的载荷分布,得出轴承在不同滚动体配合间隙的条件下其载荷分布规律。