浅析非对称双列向心球面滚子轴承基本额定动载荷的计算方法

针对两列滚动体尺寸及接触角都不同的双列向心球面滚子轴承(简称:非对称双列向心球面滚子轴承)的基本额定动载荷的理论计算方法,分析了单列及多列线接触向心滚子轴承额定动载荷的计算原理,并以240/600为例,给出了非对称双列向心球面滚子轴承基本额定动载荷的计算求解过程.     

防止筒式磨机烧瓦的优化设计

为了防止筒式磨机滑动主轴承的轴瓦背面与轴承座接触不是传统的球面对球面接触结构,进行优化设计结构。采用该结构不仅使得安装非常简便,免去瓦背刮研这道麻烦工序,减少安装工期,而且能使筒式磨机在运转时能够起到自动补偿调心作用,保证轴瓦与中空轴轴颈均匀接触,避免烧瓦事故发生,降低维修费用,延长轴瓦的使用寿命和提高企业经济效益。     

基于有限长接触的风电机组主轴承接触应力分析

在建立双列球面滚子轴承力学计算模型的基础上,基于有限长接触理论分析滚道与滚子之间的接触,通过迭代求解轴承最大接触应力。以某双馈风电机组主轴承为研究对象,将计算模型与商业软件得到的轴承最大接触应力对比,误差在允许的范围之内,验证了计算模型的正确性。并分析了滚子球面半径、径向游隙、轴向载荷及径向载荷对轴承最大接触应力的影响,结果表明:随滚子球面半径增大,最大接触应力减小;随径向游隙增大,轴承最大接触应力增大;随轴向载荷增大,最大接触应力先增大后减小再迅速增大;随径向载荷增大,最大接触应力增大。     

汽轮机径向轴承间隙的测量

目前,汽轮机径向主轴承使用最多的是椭圆形轴瓦,在大型汽轮机中,三油楔轴瓦也将越来越多地被采用,可倾瓦更具优点。下面就椭圆形轴瓦及可倾瓦径向间隙的测量以及测量时的一些注意事项提几点看法,供测量人员参考。一、椭圆形轴瓦径向间隙的测量1.轴承应在检修合格后再进行间隙测量,乌金层质量良好、乌金与轴颈接触点及接触面积达规范要求,各水平结合面应接触良好,轴瓦球面与球面座、轴瓦垫块与其洼窝接触均匀密实。     

轴颈表面粗糙度对橡胶材料干摩擦特性的影响

当船舶艉轴承供水系统出现故障或轴承过载时,金属轴颈与橡胶轴承之间会发生局部接触而处于干摩擦状态下。为研究金属轴颈表面粗糙度对水润滑橡胶轴承干摩擦特性的影响,采用TIME3230表面粗糙度测量仪对金属轴颈表面微凸体进行测量,得到金属轴颈表面微凸体的位置参数分布曲线,并对其进行去噪处理;利用傅立叶变换重新构造去噪后的金属轴颈表面粗糙度分布,并依据理论计算金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数。金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数计算结果与实际情况吻合,说明建立的轴颈表面粗糙度分布模型合理。分析结果表明:在干摩擦状态下,金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦因数随着表面粗糙度函数波幅的增大呈线性增大趋势,随着粗糙度分布函数的特征波长系数的增大呈非线性增大;润滑流动方向顺着加工纹理方向时,摩擦因数比垂直加工纹理方向和与加工纹理呈45°时的摩擦因数都小。因此,选择合理的轴承表面粗糙度的幅值和波长可以提高金属轴颈-橡胶轴承摩擦副的摩擦润滑性能;沿加工纹理加工、装配金属轴颈-橡胶轴承摩擦副,可降低摩擦因数。     

舰船尾轴承变形对其阻尼特性的影响研究

舰船推进轴系受多个载荷的作用,导致船体、螺旋桨轴和尾轴承发生变形,并在尾轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角。研究了变形夹角对轴承油膜动态阻尼参数的影响关系,用数值计算的方法计算得到了轴承油膜阻尼参数与变形角之间的变化关系。结果表明：轴承中线与轴颈轴线之间的变形夹角对轴承润滑阻尼参数的影响关系为强的非线性关系;变形角对轴承阻尼特性影响较大,随着变形角的增大,油膜阻尼Dxx和Dyy会增大,而阻尼Dyz和Dxy会减小;轴颈中线与轴承中线之间夹角对油膜阻尼参数的影响局限在一定的弯曲变形范围内,当变形继续增大时,螺旋桨轴与尾轴承发生刚性接触,此时轴与轴承的刚性接触摩擦作用增大,阻尼作用急剧改变。     

船舶尾轴承变形对其承载能力影响的理论及试验研究

由于船舶螺旋桨的较大重力的作用,螺旋桨轴和尾轴承易发生变形,改变了尾轴承与螺旋桨轴颈之间的间隙分布,在尾轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角。对轴承油膜承载能力与轴承变形角之间的变化关系进行了数值计算,计算结果表明：随着变形角的增大,轴承的油膜承载能力会增大,继续增大变形角,轴与轴承发生部分刚性接触,承载能力迅速增大。同时通过在船舶轴系模拟试验台上测试了轴承油膜压力与变形之间的变化曲线,验证了计算结果的正确性。     

整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响*

为分析整机体下主轴承-轴颈型线对润滑性能的影响,运用Reynolds流体润滑方程和Greenwood-Tripp微凸峰接触理论,计入轴颈倾斜和弹性变形的影响,建立基于柔性整机体的主轴承弹性流体动力润滑模型,通过仿真计算研究主轴承和轴颈型线对轴承润滑性能的影响。结果表明:相较于无型线和只考虑轴颈型线,同时考虑主轴承和轴颈型线下的主轴承最小油膜厚度明显增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失减小;同时考虑主轴承型线和轴颈型线时,在研究的范围内,随着轴颈倾斜角度的增加,主轴承的最小油膜厚度减小,最大油膜压力增加,平均摩擦损失减小;转速增加时,主轴承的最小油膜厚度增加,最大油膜压力减小,平均摩擦损失增加。因此在主轴承和轴颈型线设计时,需要考虑轴颈倾斜和工作转速2个因素。     

关节轴承的边界润滑模型与寿命分析

利用边界润滑理论研究了关节轴承的润滑与摩擦现象，在分布接触模型条件下提出了轴承中内外圈接触球面上的摩擦系数计算方法，其实例计算与试验结果相符合。同时，根据轴承的pV值修正了轴承寿命估算方法。     

计入润滑油粘压效应和表面形貌的倾斜轴颈轴承润滑分析

提出了轴颈倾斜情况下的轴承油膜厚度方程。采用平均Reynolds方程，分析了倾斜轴颈轴承的润滑性能。通过不考虑和考虑润滑油粘压效应的轴承润滑性能对比，验证了分析倾斜轴颈轴承润滑性能时计入润滑油粘压效应的重要性；通过光滑轴承与粗糙轴承润滑性能的对比，验证了分析倾斜轴颈轴承润滑性能时考虑表面粗糙度影响的必要性。计算了不同偏心率、轴颈倾斜角、表面粗糙度、表面方向参数下的轴承润滑性能，结果表明，表面粗糙度在最小油膜厚度较小时对倾斜轴颈轴承润滑性能产生影响，而表面方向参数在最小油膜厚度与综合粗糙度的比值较小时会对倾斜轴颈轴承润滑性能产生显著影响。     

Experimental and theoretical evaluation of friction at contacting magnetic storage slider–disk interfaces

To understand better the friction force and wear processes at contacting slider–disk interfaces, we have developed an experimental method for measuring and a theoretical method for calculating the friction force. For this study, a slider with a 1500 μm² contact pad located at the recording head is burnished against a relatively rough disk (～12 Å rms), which ensures smooth sliding. In the experimental method, the friction force is measured as the disk is spun-down to bring the slider–disk interface into an increasing degree of contact. A modified air bearing code is used to determine the experimental normal contact force for each friction measurement. In the theoretical method, the friction force and other relevant interfacial forces are calculated using an improved sub-boundary lubrication (ISBL) rough surface model. The friction force calculation in this model is based on the force needed to induce yielding of the individual disk asperities contacting the flat surface of the contact pad without any assumption of the coefficient of friction. Good agreement is found between the measured and theoretical friction vs. normal contact force curves, indicating that the model is capturing the essential origins of friction at this interface. The model also provides valuable insights into how wear particles may be generated at this contacting slider–disk interface.     

滚动轴承式回转支承装置摩擦阻力矩计算的探讨

根据不同结构形式的滚动轴承式回转支承滚子的受力特点,分析了引起摩擦阻力矩的回转支承滚子正压力的计算,并提出了《起重机设计手册》所给出的摩擦阻力矩计算公式在三排滚柱式回转支承上的应用方法。     

电主轴用高速角接触陶瓷球轴承的开发

本文从轴承力学方面，分析了电主轴用陶瓷球轴承和钢球轴承的高速性能指标，如单位接触面积压力、刚度、旋滚比、摩擦力矩和功耗、比摩擦功。通过计算分析，得出了钢球轴承转速为６００００ｒ／ｍｉｎ的指标，与陶瓷球轴承转速为３０００ｒ／ｍｉｎ的指标相近。因此可安全地使用脂润滑的陶瓷球轴承代替传统用油雾润滑的钢球轴承。本研究具有明显的经济效益和社会效益，对我国今后开发陶瓷轴承提供了理论依据。     

考虑摩擦力及试样表面倾角的原子力显微镜扫描模式

原子力显微镜(Atomic force microscopes,AFM)接触模式下的测量结果因受样本表面倾角和针尖一样本表面间摩擦力的影响而存在较大的测量误差.为避免针尖-表面间的摩擦力对AFM测量试样表面形貌的影响,并能够准确测量表面倾角,提出了一种新的AFM工作模式--消除倾角和摩擦力影响模式.在这种工作模式中,扫描方向垂直悬臂的长轴方向,通过测量悬臂的竖向和横向偏转而得到针尖所受的竖向和横向力,并计算得到针尖-试样表面间的van der Waals力及试样表面局部倾角,然后结合针尖项点和扫描器的位置及针尖-试样表面间距可以得到试样表面形貌的测量结果.在上述工作模式下,针尖-试样表面间的摩擦力是可控的,能够避免针尖或试样的损伤.仿真结果证明了这种方法的可行性.     

送风机电机滚动轴承磨损失效分析

采用扫描电镜、光电直读谱分析仪、红外光谱仪等分析测试手段,对YKK630-6型电动机滚动轴承磨损失效原因进行了分析。结果表明,引起滚动轴承过度磨损的主要原因是润滑脂失效导致金属摩擦副之间的直接对磨。另外,轴承滚动过程中产生放电现象,使轴承内圈表面烧伤、剥离,加速了轴承的磨损。     

A numerical model of friction between rough surfaces

This paper describes a computational method to calculate the friction force between two rough surfaces. In the model used, friction results from forces developed during elastic deformation and shear resistance of adhesive junctions at the contact areas. Contacts occur between asperities and have arbitrary orientations with respect to the surfaces. The size and slope of each contact area depend on external loads, mechanical properties and topographies of surfaces. Contact force distribution is computed by iterating the relationship between contact parameters, external loads, and surface topographies until the sum of normal components of contact forces equals the normal load. The corresponding sum of tangential components of contact forces constitutes the friction force. To calculate elastic deformation in three dimensions, we use the method of influence coefficients and its adaptation to shear forces to account for sliding friction. Analysis presented in Appendix A gives approximate limits within which influence coefficients developed for flat elastic half-space can apply to rough surfaces. Use of the method of residual correction and a successive grid refinement helped rectify the periodicity error introduced by the FFT technique that was used to solve for asperity pressures. The proposed method, when applied to the classical problem of a sphere on a half-space as a benchmark, showed good agreement with previous results. Calculations show how friction changes with surface roughness and also demonstrate the method's efficiency.     

板料冲压加工数值模拟中接触摩擦问题的研究

在分析汽车覆盖件形状特征及冲压过程接触状态变化的基础上,提出了基于微分几何和参数曲面的外推式逐级扩散搜索新算法,该方法避免了大量重复接触点的判断和点与曲面之间最短距离的计算,提高了搜索效率。用修正的罚函数法和库仑摩擦定律分别对接触点的法向接触力和切向摩擦力进行计算,并根据接触单元的形状实现了接触力从被接触点到接触单元节点的转化。通过算例分析验证了所用方法的可行性和有效性。     

The problem of mathematical simulation of rolling friction

The process of friction of a cylinder (roller) rolling over a cylindrical surface (bearing) is studied; the hypothesis is advanced that the local slip of elements of the roller surface can be replaced with relative microdisplacements of these components within the local plastic compression area. The equation of the profile of local plastic compression of the contact surface between the roller and the bearing is introduced. It yields an expression for determination of the moment of resistance to rolling, the rolling friction coefficient, and the length of the roller’s local plastic compression.     

复杂接触运动下非线性摩擦力的求解

提出了复杂接触运动下求解接触非线性摩擦力的数值轨迹跟踪方法,利用该方法对几种复杂接触运动下的非线性摩擦力进行了计算。计算结果表明:数值方法在分析二维接触椭圆运动时可以得到更准确的结果;计算接触面摩擦力时不能忽略法向运动与切向运动之间的相位差,该相位差对接触状态的转变、摩擦力的大小以及迟滞回线的形状都有很大的影响;对于接触面的三维运动,必须同时考虑法向运动与接触面内两个方向切向运动之间的耦合;数值轨迹跟踪方法可以方便地求解一维、二维以及三维接触运动下的非线性摩擦力,为求解带干摩擦阻尼结构的动态响应提供了一种实用算法。     

Surface topography and properties of frictional contacts

The influence of surface topography on contacting solids is considered. The rough surface model is suggested and is used for the calculation of some tribological contact characteristics. A rough surface is modelled by a set of asperities of regular shape (wedge, cone, cylindrical, spherical segment), of differing height. A simple height distribution function and asperity shape function are used. These functions may be integrated analytically in further calculations.The surface model is used for calculation of one of the main contact parameters - real contact pressure (or real contact area) and other principal contact parameters, such as deformation, number of contact spots, average spot area, average distance between contact spots and intercontact gap.It is shown how the above parameters may be used for the calculation of such operational contact characteristics as friction coefficient, wear rate and electrical and thermal resistance.