高速角接触球轴承接触疲劳寿命的有限元分析

首先简述了滚动轴承寿命的基本理论以及传统估算方法.然后根据轴承结构与工作特点,指出了滚动体与滚道的接触疲劳是轴承的主要失效形式,通过总结一般结构疲劳分析方法,提出了滚动轴承采用有限元法进行疲劳分析的方法和步骤.针对实际课题,对给定工况下的角接触球轴承B7005轴承接触疲劳寿命的有限元分析,将分析结果与轴承经典寿命估算结果进行了对比,一定程度上验证了提出的滚动轴承有限元疲劳分析法的合理性.     

滚动轴承接触疲劳内部裂纹扩展有限元分析

滚动轴承滚道在工作过程中承受较大的接触应力,接触疲劳是滚动轴承失效的主要形式。为了探究轴承的接触疲劳以及接触疲劳引起的内部裂纹,将损伤力学带入Voronoi有限元方法中,仿真轴承材料拓扑随机性和材料的劣化过程。建立轴承接触疲劳裂纹扩展模型,有效仿真出轴承内部裂纹的萌生、生长、相交、扩展至表面的过程,得到轴承表面裂纹出现的寿命和内部裂纹扩展路径。计算了裂纹扩展过程中所释放的能量,研究内容能够为轴承接触疲劳损伤研究提供新的思路和工具。     

基于接触载荷等效的角接触球轴承疲劳寿命计算方法

针对滚动轴承疲劳寿命计算方法未考虑轴承元件不断变化的载荷和速度、预测精度还有待进一步提升的现实,结合轴承拟动力学分析方法、轴承元件接触载荷及速度等效计算模型,建立了基于轴承接触载荷等效的疲劳寿命计算方法。该方法可为轴承寿命预测、工程选型提供更准确的计算模型和分析工具。     

滚动轴承的接触疲劳微观机理及影响因素

论述了滚动轴承滚动接触疲劳的微观机理、滚动接触过程中的显微组织变化,指出局部微观塑性变形及碳的扩散是控制疲劳和组织变化的决定因素。并分析了轴承工况、材料热处理等对滚动接触疲劳寿命的影响。     

基于疲劳寿命的角接触球轴承结构参数优化分析

基于滚动轴承微区接触的疲劳寿命计算方法,建立了角接触球轴承的结构参数优化计算模型。以某燃气涡轮发动机转子系统前支点角接触球轴承为例,分析了角接触球轴承结构参数对轴承承载区最大接触应力、轴承疲劳寿命和保持架滑动率的影响规律,并基于轴承延寿的目标进一步提出了结构参数优化方案。分析结果可为角接触球轴承的结构设计提供参考。     

多列滚动轴承疲劳寿命预测的一种新方法

本文根据机械可靠性理论建立了以接触疲劳强度为基础的,同时考虑偏载影响的多列滚动轴承疲劳寿命预测模型。以3-722四列圆锥滚子轴承为例,通过可靠性试验和现场调查对此模型的确准性进行了验证。结果表明用此模型预测多列滚动轴承疲劳寿命与实际使用情况基本吻合。     

滚动轴承疲劳失效过程与寿命模型的研究

机械设备的发展对轴承的可靠度和寿命提出了越来越高的要求,针对点蚀和剥落的接触疲劳失效,从材料的微观结构、受载下的材料响应、疲劳裂纹萌生与扩展过程的模拟3个方面分析轴承疲劳失效。针对滚动轴承疲劳寿命的计算,介绍了L-P模型、C-T模型、I-H模型、ISO计算模型、Z-C-M模型、T模型、Z-P-P模型、S模型、高可靠度模型、计算模型和其他模型;最后提出应结合轴承零件的运动特性来研究滚动轴承的疲劳失效并进行疲劳寿命计算。     

柔性轴承寿命的分析计算

假设柔性轴承的寿命符合韦布尔分布,应用赫兹弹性接触理论和滚动轴承额定动负荷理论进行柔性轴承的寿命分析。对影响柔性轴承寿命的几何因素和力学因素做了定量分析,推出了柔性轴承的可靠度同普通轴承可靠度之间的关系和柔性轴承接触寿命计算式,并编程计算了滚动轴承接触疲劳指数方程中的各物理量。     

滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验系统技术研究

本文论述了滚动轴承寿命强化试验技术(A2BLT+F2AST),它是解决滚动轴承寿命强化试验难题的硬件、软件、标准的总成.介绍了我中心根据此技术研制开发的ABLT型系列自动控制滚动轴承疲劳寿命及可靠性强化试验机.该成果属国内独创,达到国际先进水平.经推广应用,客户一致反映其使用效果良好.能满足各轴承生产厂加速轴承新产品开发的需求,适用于汽车、机床、冶金、纺织、石化等行业的轴承用户检测或验收,同样适合各相关科研单位用于试验分析研究.     

国内滚动轴承疲劳寿命试验机对比分析

对国内滚动轴承疲劳寿命试验机的结构及性能特点进行了对比分析,重点阐述了GQZS系列轴承疲劳寿命强化试验机的结构及特点,并指出了试验技术的研发方向。     

On Mechanisms of Fatigue Life Enhancement by Surface Dents in Heavily Loaded Rolling Line Contacts

This paper studies mechanisms of surface dents in enhancing the fatigue life of rolling bearings previously reported in Akamatsu et al. (1). First, transient micro-EHL analyses of heavily loaded contacts between rough surfaces with multiple dents are conducted under near rolling conditions. Contacts with various dent dimensions, dent arrangements under different loading and kinematic conditions are investigated. Results show that surface dents generate no favorable micro-EHL effects to enhance the contact fatigue life. Subsequent analyses, in conjunction with other published studies, suggest that the fatigue life enhancement likely comes from the reduced local traction at asperity contacts through the “oil pots” effects of the dents. The effects of the surface dents on contact fatigue life may depend on the lubrication regime in which the contact is operating being favorable in poor lubrication conditions but adverse in well-lubricated contacts. Since rolling bearings are usually designed to operate in a healthy regime of lubrication, fatigue life enhancement by artificially introducing dents on bearing surfaces may not extend to field applications.     

超硬涂层轴承的滚动接触疲劳试验

介绍了超硬涂层轴承滚动接触疲劳试验机的原理及功能,并对表面涂层的51306型轴承滚动接触疲劳失效进行了试验分析。通过对影响涂层接触疲劳破坏的几个重要参数的动态检测与控制,试验成功捕捉到了超硬涂层轴承表面疲劳裂纹的初始形态,分析了涂层轴承接触疲劳失效机理,为涂层轴承疲劳寿命评估提供了依据。     

高碳贝氏体轴承钢滚动接触疲劳性能的研究

以GCr15Si1Mo贝氏体轴承钢为研究对象,在油润滑条件和无润滑条件下,对不同初始碳化物体积分数的试样进行滚动接触疲劳试验,采用扫描电镜观察试验前后试样的表面形貌和碳化物分布,并通过Weibull曲线确定试样滚动接触疲劳性能的优劣性。结果表明,在无润滑条件下,碳化物体积分数为1.9%的试样滚动接触疲劳性能优于碳化物体积分数为5.1%的试样。在油润滑条件下,贝氏体轴承钢的滚动接触疲劳性能的优劣性依次为：无初始碳化物试样、碳化物体积分数为5.1%试样、碳化物体积分数为1.9%试样。碳化物作为基体的硬质相,很容易成为疲劳源,无初始碳化物的贝氏体轴承钢的滚动接触疲劳性能优于有碳化物的贝氏体轴承钢;碳化物脱落后的凹坑增大了润滑油和试样表面的粘着力,有利于增加油膜厚度,从而提高滚动接触疲劳寿命。     

A Theoretical Study of Residual Stress Effects on Fatigue Life Prediction

Recently, the trend has been toward the use of the full subsurface stress field in rolling element bearing fatigue life prediction (stress field-based life models). By using the stress field-based bearing life models, more accurate assessments of such things as fitting practice and thermal treatments on the bearing performance are achieved. However, one aspect missing in most models has been the consideration of the changing residual stress during operation of the bearing. This study was conducted to investigate the time dependent residual stress on contact fatigue life predictions.

This study concluded that the changes in residual stress during operation were most likely a fatigue reaction of the material to the pre-fatigue residual stress and cyclic contact stress fields. The materials fatigue response changes the instantaneous values of the material constants in most stress field-based life equations, thus making them in-calculable. As such, the pre-fatigue residual stress field should be used in the stress field-based models.     

超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机的研制

在总结分析目前国内外表面超硬涂层零件接触疲劳失效行为评估技术的基础上，依据超硬涂层零件接触疲劳失效机制模型，自主研制了一种超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机。介绍了该试验机的设计原理和特殊功能，采用该试验机对51306纳米超硬材料涂层轴承滚动接触疲劳失效行为进行了试验评定。试验证明所研制的超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机智能检测控制系统能够动态探测诊断涂层轴承表面初始疲劳裂纹并实现急停，可捕捉试验轴承表面疲劳初始状态，为超硬涂层零件接触疲劳失效机制分析提供可靠的试验依据。     

氮化硅陶瓷球显微结构与滚动接触疲劳性能

利用扫描电子显微技术分析了4种氮化硅陶瓷球的显微结构，用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机，试验研究了4种陶瓷球的接触疲劳性能，并对疲劳球表面进行了显微观察。研究表明，相同试验工况下，不同的显微结构，其韧性、强度、寿命和温升明显不同。细小致密的等轴状晶粒、玻璃相少的陶瓷球的滚动接触疲劳性能优于长针状晶粒、玻璃相多的陶瓷球。     

氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳寿命模型

针对球与圆柱接触模型中的陶瓷球,利用WEIBULL断裂统计方法导出球疲劳失效概率与寿命之间的关系方程,在相关额定寿命与最大接触应力的数值解基础上,基于最大主拉应力,构建氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳寿命与接触应力的数学模型.经与不同接触应力水平下的滚动接触疲劳寿命试验结果验证,表明该拉应力一寿命模型的正确性,从而验证了氮化硅陶瓷球的滚动接触疲劳失效源于最大主拉应力,而非基于最大切应力的设想.通过与L.P切应力一寿命模型预测结果的比较,表明拉应力一寿命模型适合于陶瓷球的接触疲劳寿命预测.     

基于修正L-P模型的轮毂轴承载荷分布与弯曲疲劳寿命分析

以第三代轮毂轴承为研究对象,推导了弯矩作用下滚动体与内滚道、外滚道的接触变形与接触载荷,提出了更为准确的接触载荷分布计算模型,分析了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律。在轮毂轴承内部载荷分布的一次修正基础上,考虑不同位置角的滚道材料和滚动体的接触疲劳,利用乘积定律进行统计处理,得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型。结合ISO281—2007寿命修正计算方法,针对润滑现象进行二次修正,得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型。利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轴承的弯曲疲劳试验,试验结果显示,该疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10%以内,验证了模型的正确性。     

滚动轴承的疲劳可靠性计算

提出了滚动轴承寿命试验的数据处理方法和应用回归法确定轴承S-N疲劳曲线的方法,在假定轴承的疲劳强度分布与其寿命呈Weibull分布的基础上,根据应力-强度干涉模型推导出计算轴承承受应力分布为正态,阶梯形,线性及余弦等不同形式的随机载荷下的可靠度公式,并举例进行了演算。     

考虑油膜润滑的轮毂轴承弯曲疲劳寿命预测与分析*

为精确分析预测某型轿车轮毂轴承的弯曲疲劳寿命,考虑轴承工作状态下游隙与油膜厚度的关系,以及温度对游隙和油膜厚度的影响,结合点接触弹流油膜厚度计算方法,精确计算其最小油膜厚度值;根据ISO提供的对Lundberg-Palmgren寿命模型修正方法,计算油膜参数和润滑剂黏度比,从而确定修正系数,建立改进的寿命模型。为了验证改进模型的正确性,使用旋转弯曲疲劳寿命试验机进行疲劳试验,试验结果在误差合理区间内,证明研究模型的可靠性。建立轮毂轴承载荷分布分析模型,讨论中心距对最大滚动体载荷的影响,研究轮毂轴承的疲劳寿命在不同纯弯矩载荷和不同车速下随中心距的变化规律。结果表明：弯矩载荷是影响疲劳寿命的主要因素,增加中心距可以延长轴承寿命;轴承润滑条件与轴承转速有关,在一定范围内,转速越高,其内部润滑越充分,使用寿命越长。