机床主轴轴承摩擦生热特性分析

为研究圆柱滚子轴承摩擦生热特性,构建了一种考虑了主轴-轴承装配过盈量、离心力以及配合表面粗糙度的拟静力学分析模型.应用局部法计算得到轴承各部件间的摩擦生热量,通过实例分析了不同工况条件以及润滑参数对摩擦生热的影响.结果表明,轴承转速及外载荷对摩擦生热量有较大影响,转速越高,摩擦生热量增长越明显;润滑油动力黏度或油气比例系数的增大,均使得轴承摩擦生热量出现增长的趋势.     

某发动机主轴轴承断油试验与温升趋势分析

通过对某航空发动机主轴轴承进行断油试验,描述了轴承的温升趋势,基于试验结果,从轴承摩擦功耗的角度定性分析了轴承温度变化的机理,并进行了验证。结果表明:试验轴承具有良好的抗断油能力;轴承温度先降低后升高,其主因在于润滑油黏性摩擦力对轴承功耗的贡献比较大。     

高速主轴轴承的沟曲率设计

高速滚动轴承失效的主要原因是摩擦生热。轴 承内部结构沟曲率参数f_i,f_很大程度上影响着摩擦 生热。通过分析f_i,f_与轴承摩擦的关系,提出了选 择高速轴承设计参数f_i,f_的一般原则和方法。举例 说明了这些原则和方法的应用。     

航空发动机前支点球轴承断油试验研究

结合某型航空发动机断油试验工况条件,在轴承试验机上对发动机压气机前支点双半内圈角接触球轴承开展断油摸底试验,研究小轴向载荷、润滑油供油温度对轴承性能的影响。结果表明:适当增加前支点球轴承的轴向载荷,合理降低润滑油供油温度有利于提高其抗断油能力,为后续同类型的双半内圈角接触球轴承断油试验提供了技术支持。     

考虑油沟的轴承边缘应力仿真分析和优化

某变速箱用圆柱滚子轴承使用中出现边缘应力集中而失效,分析其主要原因为用传统弹性接触理论校核时未考虑油沟,不能反映滚子与内外圈的实际接触情况。基于MASTA建立分析系统模型,并根据滚子与内外圈的实际接触情况对模型加以修正,实现内圈边缘应力的准确计算。分析油沟宽度与滚子修形量、轴承偏载角的关系,得出油沟最大宽度为0.7 mm。油沟优化设计后轴承进行耐久试验后无异常,说明了修正模型的正确性。     

考虑热诱导载荷和摩擦生热交互影响的高速角接触球轴承温度场分析

高速电主轴角接触球轴承内部的摩擦会使轴承温度升高,进而影响主轴的使用性能。为精确分析高速角接触球轴承的温度场,提出了一种考虑热诱导载荷和摩擦生热交互影响的轴承温度场分析方法。首先建立考虑差动滑动、自旋滑动、载荷以及润滑油黏性引起的摩擦的总摩擦生热量计算模型和热诱导载荷计算模型,然后分析两者之间的交互影响,最终基于有限元分析软件得到轴承稳态温度场,结果表明：稳态时轴承最高温度在球与内圈接触区域,球与外圈的接触区域温度较低;考虑热诱导载荷时差动滑动、自旋滑动以及载荷引起的摩擦生热量大于未考虑热诱导载荷,润滑油黏性引起的摩擦生热量无变化;考虑热诱导载荷时球与内圈的接触力及温升大于未考虑热诱导载荷。     

具有轴向排油沟的径向滑动轴承的性能分析

为了把润滑油导入滑动轴承的整个摩擦面,轴瓦上须开油沟或油孔。通常,油沟不能开在油膜轴承的承载区,以免降低轴承的承载能力。但由于高速、大型旋转机械的发展,轴承的稳定性及温升问题日益突出。针对这一问题,本文就实用中一种结构简单的、轴向开有排油沟的径向滑动轴承结构,应用有限元法对其静动特性进行计算分析,得出了在油膜承载区开轴向排油沟的较佳位置。     

高速圆柱滚子轴承生热研究

通过对高速圆柱滚子轴承拟静力学和生热的分析,编制了高速圆柱滚子轴承生热分析程序,对圆柱滚子轴承内部各热源分别进行生热分析,得到滚子轴承各个单元间的局部生热和轴承总生热。以一个型号轴承为例,分析了转速、载荷等多种工况参数对轴承局部生热和总生热的影响,结果显示内圈转速、径向载荷以及润滑油的入口油温对轴承生热的影响较大。轴承的生热分析为轴承的三维温度场分析、润滑油参数的选择等奠定了良好的基础。     

基于油雾润滑的高速电主轴断油性能试验研究

对基于油雾润滑的高速电主轴进行断油性能试验,利用B&K声学/振动分析系统、红外热像仪等仪器对断油过程中高速电主轴系统的振动特性、主轴轴承内部的润滑、电主轴表面的温度场等状态参数进行监测,并与正常油雾润滑时高速电主轴的状态参数进行比较,分析研究了断油状态对高速电主轴工作性能的影响.试验结果表明:高速电主轴正常工作时主轴轴承所需要的润滑油量很少;短时间断油对电主轴系统的正常运行状态影响不大,主轴轴承内部的润滑、电主轴系统的振动特性和电主轴的热状态等性能参数能够维持在基本正常的水平.     

考虑接触参数与摩擦生热交互影响的高速角接触球轴承温升预测研究

为精确预测高速角接触球轴承在实际工况下的温升,通过对角接触球轴承的生热机理分析,提出一种考虑接触参数与摩擦生热交互影响的高速角接触球轴承温升预测方法.利用Abaqus有限元软件脚本接口技术,自主编制Python脚本程序,实时提取受载的角接触轴承的接触参数为初始量,计算轴承摩擦生热量,将其作为时变热载荷,加载至有限元模型上,求解在径向载荷和转速作用下的高速角接触球轴承温升,得到接触参数、摩擦生热量、温升之间的相互影响关系,最后采用轴承温升实验对数值模拟结果进行验证.结果表明:考虑接触参数与摩擦生热交互影响下的高速角接触球轴承温升预测方法更符合实际工况.     

油槽设计对滑动轴承泄油量的影响

为了确保支撑部位润滑良好,往往需要在轴或轴承表面设计各种油槽,然而增加油槽会伴随着泄油量的增加,影响其他零部件的润滑。为探讨油槽结构对滑动轴承泄油量的影响,采用不同的油槽结构设计方案设计3种齿轮滑动轴承。将轴承的总泄油分为油槽泄油和间隙泄油两部分,分别采用CFD仿真计算油槽泄油量,采用一维仿真计算间隙泄油量。基于某款轻型柴油机润滑系统的仿真试验,验证了计算方法的有效性。结果表明：无油槽的滑动轴承总泄油量最少,仅增加轴向油槽,轴承的总泄油量略有增加,同时增加轴向和周向油槽,轴承的总泄油量显著增加。对于润滑油总流量较低的轻型发动机,应合理设计滑动轴承的油槽结构,避免因泄油过多导致的润滑油压力不足问题。     

液黏传动摩擦副流固耦合传热分析

为探求液黏传动在充满工作油的流体阶段摩擦副温度分布情况,建立薄盘结构摩擦副热流固耦合模型,采用计算机流体仿真软件FLUENT对径向槽摩擦副进行数值模拟,得到摩擦副的温度云图。通过搭建液黏传动装置试验台,测得径向油槽摩擦副间油膜温度分布数据。结果表明:在径向方向上,随半径的增加,摩擦副温度逐渐增加且沟槽处温度低于无沟槽处;在圆周方向上,相同半径处摩擦副的沟槽区比无沟槽区温度高,表明沟槽可以有效地降低工作油的升温;在纯油膜阶段摩擦片升温明显高于对偶片升温。有限元分析和实验研究结果趋势基本一致,验证了理论分析的可靠性。     

柴油机曲轴润滑与弯曲振动耦合影响研究

为研究柴油机强化过程中曲轴的弯曲振动和润滑性能的耦合关系,基于曲轴动力学和润滑理论,考虑曲轴和轴承座的弹性变形,建立某型12缸柴油机曲轴计算模型,分析主轴颈弯曲振动和最小油膜厚度间的耦合关系,并研究轴承宽度、半径间隙和润滑油黏度对两者的影响。结果表明:最小油膜厚度与弯曲振动变化趋势相反,两者存在耦合关系,同时油膜能够对振动起到一定的缓冲作用;在研究范围内,最小油膜厚度随主轴承宽度和润滑油黏度的增加而增加,弯曲振动随之减小;半径间隙对润滑和振动的影响较大,适当增大间隙值,最小油膜厚度增加,过大的间隙值加大轴颈的振动冲击,降低最小油膜厚度。该结果对柴油机强化设计过程中曲轴的润滑与振动预测和控制提供了参考。     

Ferrographic and spectrometer oil analysis from a failed gas turbine engine

An experimental gas turbine engine was destroyed as a result of the combustion of its titanium components. It was concluded that a severe surge may have caused interference between rotating and stationary compressor parts that either directly or indirectly ignited the titanium components. Several engine oil samples (before and after the failure) were analyzed with a Ferrograph and with plasma, atomic absorption and emission spectrometers to see whether this information would aid in the engine failure diagnosis. The analyses indicated that a lubrication system failure was not a contributory factor in the engine failure. Neither an abnormal wear mechanism nor a high level of wear debris was detected in the engine oil sample taken just prior to the test in which the failure occurred. However, low concentrations (0.2–0.5 ppm) of titanium were evident in this sample and samples taken earlier. After the failure, higher titanium concentrations (more than 2 ppm) were detected in oil samples taken from different engine locations. Ferrographic analysis indicated that most of the titanium was contained in spherical metallic debris after the failure. Attempts to pinpoint the failure initiation site were inconclusive, but the oil analyses did eliminate a lubrication system bearing or shaft seal failure as the cause of the engine failure.     

柴油机主轴承弹性流体动力学与多体动力学耦合仿真

为更准确分析柴油机主轴承润滑特性及其影响因素,根据动载滑动轴承弹性流体动力润滑模型,利用AVLExcite软件对4D32柴油机主轴承进行多体动力学与弹性流体动力学耦合仿真研究。探讨了各主轴承载荷、最小油膜厚度、轴心轨迹、摩擦损失功率、机油填充率等参数在一个工作循环内的变化规律,并对比了主轴承最小油膜厚度随油槽方向和油孔位置等因素的变化关系。结果表明,最小油膜厚度的极小值均大于2μm,对其进行计算时要考虑边界接触压力的影响;第3主轴承轴心轨迹曲线绝大部分落在最外端,偏心率最大值持续期较长,最大油膜压力时间交替作用在轴瓦表面,极易引起轴瓦的磨损和疲劳剥落;优化设计油槽、油孔的方向和位置,有利于流体动压润滑的形成。     

推力滑动轴承表面织构的优化设计

在推力滑动轴承表面设计轴对称分布的扇形直槽织构,以提高轴承的流体动压润滑性能。为对扇形直槽的参数(直槽的数目、深度和面积比)进行优化设计,将轴承的内外径、转速、润滑油黏度、轴承间隙以及直槽参数作为变量,求解不同变量值下的Reynolds方程,得到油膜承载力,运用最小二乘法对承载力的离散数据进行拟合,得到承载力的拟合函数,并推导出摩擦因数的表达式。针对"轴承间隙已知,要求承载力最大或者摩擦因数最小,以及承载力已知,要求轴承间隙最大或者摩擦因数最小"这四种约束条件及优化目标,利用承载力和摩擦因数的拟合公式,得到对应的直槽参数的最优值。通过数值试验,将拟合公式计算的承载力、轴承间隙和摩擦因数与直接求解Reynolds方程得到的结果进行对比,验证了直槽参数优化结果的正确性。设计加工三种具有不同直槽数目和深度的扇形直槽织构并进行摩擦试验,通过对比摩擦因数的计算值和试验值后发现,承载力和摩擦因数的拟合公式在趋势上是正确的,直槽参数的优化结果是可信的。     

高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要.以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度.结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高...     

Experimental study on the effects of bearing wall thickness and bearing length on the frictional characteristics of sintered bearings

Experiments were conducted on bronze sintered bearings to determine the effect of bearing wall thickness and bearing length on the coefficient of friction. Parameters such as the radial clearance, the surface roughness of the shaft and the lubricating oil were kept constant in all the test bearings during the experiments. It was found that the coefficient of friction increases with the wall thickness and decreases with an increase in bearing length. It is felt that the above result will be useful for the users of sintered bearings in making a judicious selection of the wall thickness and the length of the bearing such that the selection results in a larger bearing metal volume to store more lubricating oil giving a longer life and a reduced coefficient of friction.     

湿式摩擦离合器摩擦片油槽对瞬态传热的影响

计算了湿式摩擦离合器摩擦片的热流密度和对流换热系数,建立了考虑油槽结构的摩擦片三维瞬态热传导有限元模型.借助ANSYS软件,分析了不同油槽宽度摩擦片的瞬态温度场,给出了摩擦片最高温度随时间的变化曲线和径向温度分布规律.结果表明,摩擦片最高温度出现在结合时间段中间附近,随油槽宽度增加摩擦片最高温度略有降低;由于油槽的影响,摩擦片径向温度呈阶跃分布,结合完成后摩擦片表面出现椭圆形热斑.     

频繁摆动工况下深沟球轴承摩擦力矩特性分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了频繁摆动工况下深沟球轴承动力学微分方程组,通过预估-校正(GS-TIFF)变步长积分算法对动力学微分方程组进行求解,分析频繁摆动工况下深沟球轴承的摩擦力矩特性.结果表明:轴承摩擦力矩随径向游隙增大先减小后增大,随轴承内、外圈沟曲率半径系数增大而减小,随保持架兜孔间隙增大先增大后减小再增大,...