关节轴承摩擦温度场计算方法

以推力型关节轴承为研究对象,分析了轴向载荷下的接触应力,并根据试验所得摩擦力矩反推出了动态摩擦因数。结合接触应力及摩擦因数求出了摩擦热流率,并将其作为第二类边界条件进行了轴承非定常温度场有限元分析,最后利用红外热像仪拍摄了摩擦过程中轴承侧表面温度分布,检验仿真结果的可靠性。仿真与试验结果表明：该计算方法解决了球面摩擦副摩擦因数的精确计算和热流率的空间分配问题,建模时忽略球面间隙会直接影响接触应力分布并造成温度场分布出现较大误差,考虑球面间隙可以更精确地计算轴承摩擦温度场。     

高速精密角接触球轴承热分析

角接触球轴承高速旋转时 ,轴承内部将产生大量摩擦热 ,从而影响轴承刚度性能及高速性能 ,文中计算了高速角接触球轴承的内部摩擦热生成 ,并分析计算了轴承、主轴和轴承座的热传递特性 ,在此基础上 ,对轴承内部及主轴和轴承座的温度分布进行了计算。附图 2幅 ,表 4个 ,参考文献 7篇。     

双转子系统中介轴承的动载荷及其对轴承温度的影响

通过结合传热学和非线性动力学,探讨了航空发动机双转子系统中介轴承在动载荷作用下的热行为。通过双转子系统动力学响应计算获得中介轴承动载荷,将其代入Palmgren经验公式,得到中介轴承的载荷摩擦热和黏度摩擦热,从而建立中介轴承在动载荷作用下的瞬态热传递模型。通过数值计算得到中介轴承各部位的瞬态温度,发现滚子温度最高,外圈温度最低,且温升速率逐渐衰减为零。进一步分析转速、润滑剂运动黏度和环境温度对中介轴承温度和摩擦热的影响,结果表明,中介轴承温度和总摩擦热在双转子系统共振区内骤增并形成两个峰值,在系统非共振区内则逐渐增大;在共振区内,载荷摩擦热起决定作用,在非共振区内,黏度摩擦热起决定作用;润滑剂运动黏度会显著影响黏度摩擦热,从而影响总摩擦热以及中介轴承温度,而环境温度只影响中介轴承温度。中介轴承动载荷能够在一定程度上体现双转子系统的动力学特性,因此,双转子系统的动力学特性对轴承的热行为有着至关重要的影响,在轴承设计中应予以考虑。     

数控卧轴平面磨床砂轮主轴-轴承系统的热-结构耦合分析

以某型数控卧轴矩台平面磨床为研究对象,对其砂轮主轴-轴承系统进行了温度分布与热变形的有限元仿真。基于滚动轴承热态特性理论与传热学理论,利用ANSYS Workbench软件对主轴-轴承系统进行稳态和瞬态的温度场仿真,得到了轴承滚子与内外圈滚道温度随时间的变化规律;根据热-结构耦合分析理论和温度场仿真结果,对主轴-轴承系统进行了热-结构耦合分析,得到了主轴在径向、切向与轴向3个方向的热位移与热应力的变化规律,从而揭示了由轴承摩擦产生的热效应造成的温度升高与主轴产生热变形及热位移之间的关系。     

基于ANSYS的圆柱滚子轴承热-结构耦合变形研究

高速运转的轴承会产生大量热,以某一型号的圆柱滚子轴承为例,通过理论计算公式求得在一定载荷作用下轴承滚子与滚道的摩擦功率,利用ANSYS有限元软件建立轴承的三维有限元模型并考虑此摩擦功率,仿真得到轴承整体及各组成部分的稳态温度场,并把结果导入结构分析,最终求解轴承热-结构耦合变形。结果显示正常工作状态的圆柱滚子轴承变形是结构载荷与热载荷共同作用的结果,高速运转轴承产生的热载荷对轴承旋转精度及轴承部件(尤其是滚子)的影响显著。圆柱滚子轴承的热-结构耦合变形研究为改善热载荷影响和降低轴承发热量的研究提供理论依据。     

编织衬垫关节轴承热力耦合分析

根据关节轴承相关的热传导理论,建立了基于ABAQUS仿真软件的动态热力耦合模型,分析了编织衬垫关节轴承温度、应力、变形的分布规律及摩擦热对轴承力学性能和结构尺寸的影响。运用自制的关节轴承试验机对轴承温度进行实时测量,得到热平衡状态时关节轴承内圈温度场的分布,并与ABAQUS热力耦合模型中关节轴承试验测点所对应的温度场分布进行对比。结果表明:相较于无摩擦热时,有摩擦热时内圈和衬垫的变形量变小;在接触区域衬垫变形呈现波动分布,与内圈的接触面积变大。适当的摩擦温度可以缓解编织衬垫关节轴承的应力变化,改善关节轴承的力学性能,延长使用寿命。试验与仿真结果的一致性验证了仿真模型的准确性。     

大轴径离心压缩机磁流体密封传热特性研究

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明：由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的增加,永磁铁及磁流体最高稳态温度升高,且转速越大,相同转速梯度差之间的温度差越大。     

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.     

实心/空心高速滚珠丝杠轴承副热变形研究

随着机床滚珠丝杠进给系统速度的提高,滚珠丝杠轴承副摩擦产生的热量传递到丝杠,并引起了滚珠丝杠的热变形。通过分析轴承发热原理及理论计算方法,以及实例计算轴承副生热,运用有限元分析软件ANSYS仿真,得到实心滚珠丝杠和空心滚珠丝杠的温度分布和热变形,并分析热变形对滚珠丝杠变形的影响,得出通有冷却液的空心滚珠丝杠可以有效的抑制滚珠丝杠温升并减小热变形的理论,为空心滚珠丝杠热特性研究提出理论依据。     

基于热网络法和有限元法的柔性轴承热分析

在谐波齿轮传动中,柔性轴承内外圈随着波发生器的旋转不断发生弹性变形,因摩擦及润滑油黏性剪切生成大量的热,引起轴承系统的温升,从而影响柔性轴承的传动性能及疲劳寿命。全面考虑柔性轴承的特殊性,通过对其内部受载的受力分析,得出较为精确的柔性轴承发热量计算方法。采用热边界条件,研究其各零件热量的产生和传递关系,分别应用热网络法和有限元法对其开展稳态热分析,得到其温度场分布,并进行结果的对比。研究结果表明,柔性轴承内圈及外圈工作过程中的温度分布具有对称性,且最高温度区域出现在内圈滚道处,次高温出现在滚动体上,外圈温度略低于内圈温度。     

核电站余热排出泵轴承体的受热分析

余热排出泵是核电站中核岛安全停堆的重要保障,而轴承体又是余热排出泵的安全稳定运行的关键部件。应用传热学理论,分析了轴承体的受热状态,结果表明余热排出泵内高温流体的热量通过泵轴传递到轴承体,再加上轴承的高速旋转摩擦产生的热量,使轴承体的温度过高,影响轴承体的安全稳定运行,须采用循环水进行冷却。根据传热学和能量守恒原理,分析了循环冷却水量与出口水温的关系,为循环水量的确定提供了参考。     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

离合器摩擦片的热-应力耦合分析

离合器是汽车传动系中的重要总成,摩擦片是离合器的重要零件之一,对离合器性能具有很大的影响。为了提高离合器的工作性能,采用有限元技术对离合器摩擦片进行了热-应力耦合分析,基于所建立的离合器接合过程中的热传导物理模型,进行了有限元分析,并得到了热载荷下摩擦片的温度分布以及应力分布情况。实验研究结果表明,该方法对于离合器的使用、设计具有一定的指导作用。     

止推滑动轴承的温度场和热变形分析

通过对止推滑动轴承的传热学、摩擦学研究，建立了该轴承相应的稳态温度场和热变形的三维热分析有限元模型，并运用ANSYS分析了轴承处于热平衡状态时的温升和热变形。研究结果表明，对于井下用止推滑动轴承，由于其摩擦产生的热量很大，在地面常温下设计时应考虑到热变形对轴承间隙的影响。     

Thermal diagnostics of friction in self-lubricating radial slider bearings with swinging movement: Part 1. Algorithm for determination of power function of heat generation

It is proposed to find the moment of friction in a slider bearing undergoing oscillatory motion by the solution of the inverse boundary problem of frictional heat generation on the values of temperature measured in the vicinity of a friction zone. Basic boundary value problems and relationships for construction of the algorithm to determine the specific power of heat generation are obtained.     

基于Workbench的高压圆盘气体轴承共轭传热研究

高压圆盘气体轴承流道间隙内高速气流的对流换热与轴承圆盘内部热传导紧密耦合在一起,是一个典型的共轭传热问题。基于ANSYS Workbench工作平台的Fluid Flow(Fluent)模块对高压圆盘气体轴承进行共轭传热数值模拟,获得轴承流道间隙内的速度和压力分布、流体域与固体域的温度分布以及共轭传热时流固耦合壁面的热流密度分布,并将其与非共轭传热恒温壁面条件下的计算结果进行对比,得到高压圆盘气体轴承共轭传热的一些基本特性。结果表明：2种情况下的计算结果存在较大差异,非共轭传热恒温壁面条件下,间隙内的气体只吸热,流体域耦合壁面上的热流密度均为正值;而共轭传热条件下流体域耦合壁面热流密度存在正负值,间隙内气体的吸热和放热同时存在,显示出轴承圆盘的热传导与间隙内气体的对流换热具有复杂的共轭作用机制;相比之下,采用共轭传热模型可以得到更为符合实际的结果。研究结果为该类轴承的设计和制造提供了有益的指导。     

Effect of low climate temperature on heat dissipation distribution in polymeric sliding bearing

The mathematical simulation is used to study the effect of ambient air the heat temperature on heat dissipation distribution from the friction zone of the sliding bearing. The calculations refute the hypothesis that explains the intensive wear of polymer-metal tribocouples by increasing the asymmetrical heat dissipation distribution at low climate temperatures.     

立式加工中心电主轴的热分析

分析了立式加工中心电主轴的主要发热源,对轴承的摩擦发热进行了分析计算.在此基础上利用ANSYS建立了电主轴稳态温度场有限元模型并进行了分析计算.对电主轴中关键部住的温度场分布进行了分析,最后提出了改进电主轴温度场的主要措施.