薄壁角接触球轴承轴向刚度分析及其实验

针对薄壁角接触球轴承刚度分析中的多体接触协调变形的情况,以71718轴承为例进行了薄壁角接触球轴承的轴向刚度特性研究．根据单元大小对分析结果的影响确定合理的单元尺寸;利用所确定的单元尺寸建立71718轴承的三维有限元模型,并对其轴向刚度进行分析;搭建轴承轴向刚度测试平台,并利用该平台对71718的轴向刚度进行测试．实验结果与分析结果的对比可知,利用Hertz解析解计算时误差较大,利用有限元法得到的解与实际测试结果误差在10％以内．     

不对中工况下双列角接触球轴承刚度特性分析

受安装技术影响,双列角接触球轴承安装过程中存在不对中情况,轴承刚度会受其影响。针对双列角接触球轴承,提出了一种含轴承不对中的双列角接触球轴承拟静力学模型,并进一步分析不对中分别与滚道曲率半径系数、间隙和预载荷等结构参数耦合时对刚度的影响。结果表明：随着不对中角度的增大,轴承的刚度逐渐减小;当不对中存在时,随着外滚道曲率半径系数增大,轴承的轴向刚度和角刚度逐渐减小,而径向刚度略有增大;轴承刚度随着内滚道曲率半径系数的增大而减小;随着轴向间隙的增大,轴承的轴向刚度和角刚度逐渐减小,径向刚度逐渐增大;随着径向间隙的增大,轴承的径向刚度和角刚度会有所减小,而同时轴向刚度略有增加;轴承刚度随着预载荷的增大而增加。     

角接触球轴承热力学耦合模型与分析方法

接触球轴承运行时,其力学性能与热态特性之间存在高度耦合与交互,轴承热预紧力在这一过程中起着桥梁连接作用。在研究角接触球轴承非线性力学性能与热效应耦合机制的过程中,分析了结合面接触热阻、油气润滑及周边组件换热等边界条件对轴承热态特性的影响,提出了一种角接触球轴承热力学耦合分析方法,并基于多软件协同计算平台建立了轴承热力学耦合模型。在轴承实验平台上,借助热巡检仪,利用轴承套表面开设的测温工艺孔实施了温度实验,对轴承热力学耦合模型的仿真计算结果进行了验证。该模型可用于预测角接触球轴承在不同转速下热预紧力的变化规律,分析比较热预紧力对轴承运行刚度的影响。     

转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算

为提高三轴飞行模拟转台的动态性能及机械精度，对转台轴系的支撑轴承进行了研究。根据滚动轴承的几何学、运动学的基本原理和赫兹接触理论，建立了轴承刚度精确的数学模型，推导出了轴承完整的刚度矩阵的解析公式。研究了轴承受载、变形位移的数值计算方法。根据理论模型编制了轴承刚度的计算软件，为转台轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据。     

转台轴系轴承刚度矩阵的理论推导与数值计算

为提高三轴飞行模拟转台的动态性能及机械精度,对转台轴系的支撑轴承进行了研究.根据滚动轴承的几何学、运动学的基本原理和赫兹接触理论,建立了轴承刚度精确的数学模型,推导出了轴承完整的刚度矩阵的解析公式.研究了轴承受载、变形位移的数值计算方法.根据理论模型编制了轴承刚度的计算软件,为转台轴系有限元分析中边界条件的处理提供了依据.     

角接触球轴承热特性研究

通过ANSYS Workbench建立轴承的瞬态热分析模型,在不同轴承轴向力和转速的工况下分别对滚动体以及轴承内外圈由温升引起的时变特性进行仿真分析,得出二者对轴承的温度场以及热变形的变化规律.结果表明:随着时间的增加,轴承各个元件的温度逐渐升高;内圈受热后向外圈半径方向膨胀变形,滚动体和外圈受热后向内圈半径方向膨胀变...     

考虑安装条件的角接触球轴承热结构仿真分析

以角接触球轴承25TAC62B为研究对象,采用Palmgren经验公式计算轴承的发热量,通过ANSYS软件对考虑安装条件下角接触球轴承的装配体有限元模型进行仿真分析,在对角接触球轴承进行瞬态热分析的基础上,分别研究轴承座、轴承外圈、轴承内圈及轴的温度场和热变形情况.仿真结果表明：轴承内圈外滚道与滚动体接触处的温度最高,而轴的内部温度最低;轴承座和轴承外圈产生显著的热变形,轴承内圈和轴的接触面因温升引起热变形使连接越来越紧.将考虑安装条件下角接触球轴承各元件温度分布的有限元仿真结果与采用热网络方法的计算结果进行对比,验证了模型的可靠性.该方法为精确计算轴承部件热结构耦合特性奠定基础,说明精密机械传动中考虑安装条件影响是必要的.     

基于聚醚醚酮保持架的角接触球轴承特性仿真

针对高速重载工况下轴承保持架产生的问题导致轴承接触区摩擦温度升高,甚至诱发轴承失效的情况,将采用聚醚醚酮(PEEK)材料设计的带有突出侧梁结构的新型保持架装配的7014型号角接触球轴承与传统的胶木材料保持架轴承进行了对比分析。应用Fluent软件建立有限元模型进行数值分析,并通过轴承温升试验验证了数值模拟的正确性,研究了在不同工况下PEEK保持架的新结构对轴承腔内气流场的影响以及新材料对轴承温度场的影响,验证了PEEK轴承保持架的良好工作性能。     

基于矩阵表达的高速角接触球轴承动态特性求解方法

三向联合受载的高速角接触球轴承广泛应用于航空航天、机床等领域,其动态特性的求解是研究轴承设计方法和计算转子系统特性的基础。在分析已有高速角接触球轴承动态计算方法的基础上,提出了根据滚动体高速运转时几何参数和力能参数的变化特征,将复杂的高速角接触球轴承动态方程组简化为两个首尾相连接的二力杆有限元模型的求解方法。并给出了刚度矩阵的具体形式和通过设定初始3个方向的受力求解矩阵组的过程。该方法改善了Newton-Raphson方法求解方程组参数耦合的复杂性。算例表明了该方法的计算结果与传统方法的一致性,可以替代传统的拟静力学方法。     

轴向定位预紧轴承刚度计算

研究轴向定位预紧状态下角接触轴承和圆锥滚子轴承的刚度计算方法．首先,由轴向载荷作用下轴承内外圈相对位移及力平衡关系,推导角接触轴承和圆锥滚子轴承的轴向刚度计算公式;其次,由轴向定位预紧轴承受径向载荷时各滚动体的变形,推导出此二类轴承的径向刚度计算公式;并且,经合理近似给出上述径、轴向刚度公式的简便计算公式;最后,将公式的计算结果同实验数据作对比,表明公式的误差较小,可以实际应用．     

基于接触角变量传递分析方法的角接触球轴承动态特性求解

根据角接触球轴承高速运转时接触角的动态变化,系统地分析了求解高速动态特性的方程组。从求解动态特性的辅助方程出发进行了变量传递关系分析,发现各个方程组最终都是内外实际接触角的函数,从而提出了一种基于接触角求解域搜索的角接触球轴承动态特性计算方法,避免了传统的用Newton-Raphson方法迭代求解角接触球轴承动态特性过程的复杂性和迭代收敛问题,将求解非线性方程组转变为验证方程组。本文还给出了寻找接触角最优值的最小二乘判别准则,并通过算例说明了本算法的可行性。     

单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度分析

为提高数控机床整机可靠度,基于赫兹接触理论,对单螺母滚珠丝杠副静刚度可靠性及灵敏度进行研究,利用单螺母滚珠丝杠副的导程、接触角、丝杠公称直径、滚道曲率比、工作载荷等技术参数建立了轴向接触变形的理论模型.根据滚珠丝杠副的轴向接触变形小于加工精度的原则,建立滚珠丝杠副可靠性模型.利用改进一次二阶矩法分析和计算单螺母滚珠丝杠副的可靠度和灵敏度。结果表明:适当增大滚珠丝杠副的导程以及减小滚道曲率比可提高滚珠丝杠副的刚度,减小工作载荷可以降低滚珠丝杠副的轴向接触变形,提高滚珠丝杠副的可靠度.     

机床滚珠导轨中圆柱面-球面结合面静特性分析及试验研究

为了研究直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数的影响,考虑了每个滚珠的受力、变形和初始预紧力,推导和计算了与磨损退化有关的刚度退化模型、预紧力退化模型、接触角变化模型、摩擦力和摩擦因数模型、最大蠕滑率和临界载荷模型.直线滚动导轨滚珠与滚道的磨损伴随着直线导轨的刚度和预紧力产生退化.同时,上排和下排的滚珠接触角、临界载荷、摩擦因数、摩擦力、最大蠕滑率等参数也发生变化.以上参数对滚动导轨的性能具有重要意义,但这些参数很难直接通过试验测量得到.以国产某型号滚珠直线导轨为研究对象,对所建立的各模型进行仿真分析.结果表明：直线滚动导轨磨损退化对导轨各参数均有不同程度的影响,通过测量直线滚动导轨轨道的磨损可以有效预测导轨各参数的变化规律.

     

陶瓷球轴承的发展与应用

介绍了工程陶瓷材料的物理特性及应用前景，阐述了陶瓷球轴承的性能、分类，分析了陶瓷球轴承在工作中的受力情况，指出了陶瓷球轴承在各个领域中的应用以及陶瓷球轴承的发展方向．     

润滑油黏度对高速球轴承性能及损伤的影响

为探究高速工况下润滑油黏度对轴承润滑状态及性能的影响,试验研究了Si_3N_4陶瓷和GCr15轴承钢材质的7014C型角接触球轴承在不同润滑油黏度条件下的温升和振动特性.结果表明,轴承温升及振动随润滑油黏度的增大呈现出先下降后上升的趋势,影响程度随转速的增大而增大.同时,陶瓷轴承较钢制轴承在不同润滑油黏度条件下均表现出更优越的性能.将试验结果与轴承润滑状态分析结合,讨论了润滑油黏度、润滑状态、轴承性能三者的关系,为高速角接触球轴承适用润滑油黏度的选择提供了重要依据.此外,本文还对不同润滑条件下的轴承滚动面损伤进行了分析.结果显示,全膜弹流润滑条件下,陶瓷轴承与钢制轴承滚动面损伤较小且差异不明显.部分膜弹流润滑条件下的轴承滚动面损伤严重,表面出现大量凸峰和凹谷,轴承滚动体及外滚道表面损伤较内滚道严重,钢制滚动体的表面划痕较陶瓷滚动体密且深.     

存在点缺陷的深沟球轴承的动力学响应

点缺陷对滚动轴承的使用寿命和整机性能有着显著的影响.基于单边接触模型和弹流润滑理论,分析了存在点缺陷的滚动轴承的响应特征.采用多体动力学方法建立了考虑点缺陷的滚动轴承动力学模型,对外圈存在点缺陷的滚动轴承的内圈、外圈和保持架等的动力学响应进行了模拟.分析了在滚动体通过缺陷的动力学过程中滚动体和外圈产生的冲击现象,发现频率响应中的峰值频率与外圈的特征频率相关,这与滚动轴承故障诊断结论相吻合.提出的滚动轴承动力学模型可以用于点缺陷故障特征的提取和滚动轴承的故障诊断.     

Nonlinear dynamic behaviors of ball bearing rotor system

Nonlinear forces and moments caused by ball bearing were calculated based on relationship of displacement and deflection and quasi-dynamic model of bearing.Five-DOF dynamic equations of rotor supported by ball bearings were estimated.The Newmark-β method and Newton-Laphson method were used to solve the equations.The dynamic characteristics of rotor system were studied through the time response,the phase portrait,the Poincar?maps and the bifurcation diagrams.The results show that the system goes through the quasi-periodic bifurcation route to chaos as rotate speed increases and there are several quasi-periodic regions and chaos regions.The amplitude decreases and the dynamic behaviors change as the axial load of ball bearing increases;the initial contact angle of ball bearing affects dynamic behaviors of the system obviously.The system can avoid non-periodic vibration by choosing structural parameters and operating parameters reasonably.