圆柱滚子轴承打滑蹭伤的表面烧伤行为研究

为深入了解滚动轴承烧伤机制,采用滚动轴承试验机模拟圆柱滚子轴承烧伤,并通过聚焦离子束扫描电子显微镜、轮廓仪、金相显微镜及显微硬度仪对烧伤轴承滚子和内圈进行分析。结果表明:圆柱滚子轴承发生打滑蹭伤后,主轴转速继续增大,轴承会发生烧伤;烧伤轴承滚子和内圈磨损严重,且呈大小不等的剥落坑和微裂纹,打滑蹭伤造成的烧伤层是二次淬火层。     

航空发动机轴承滑蹭损伤形貌分析

针对影响高速滚动轴承服役寿命关键因素之一的打滑蹭伤问题,通过观察宏观、微观形貌及轮廓分析等方法,对航空发动机服役后蹭伤轴承与未蹭伤轴承进行滑蹭损伤的形貌对比分析。结果表明:蹭伤轴承滚子覆着整周的色带,内圈呈现密布的剥落坑,且蹭伤表面存在烧伤层,内圈轮廓较未蹭伤轴承磨损更为严重。     

滚动轴承打滑蹭伤微观分析

为进一步认识滚动轴承打滑蹭伤机制,借助X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)、能谱分析仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)等手段,对打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面进行微观分析。结果表明:打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面磨损严重,粗糙度较大且发生氧化磨损形成了FeO,这可能是由于滚动轴承打滑蹭伤瞬间滚子与内圈滚道间润滑油膜遭到破坏,使两者发生了干摩擦;蹭伤带表面组织发生马氏体向奥氏体转变,且蹭伤带表面C元素含量较高,这可能是由于蹭伤瞬间形成的较高闪温达到奥氏体化温度,使得轴承内圈滚道表面发生奥氏体相变,随后润滑油迅速冷却作用使得奥氏体来不及完全转变成马氏体;由于残余奥氏体具有比马氏体更强的溶碳性,因而蹭伤带表面C元素含量较高。     

燃气轮发动机主轴轴承的设计要点

采用高速圆柱滚子轴承作燃气轮发动机主轴轴承,其失效原因主要是滚子打滑、歪斜,造成内圈滚道、滚子端面和内圈挡边的过量磨损。采用反转轴间轴承技术,即轴承的内圈和外圈的旋转方向相反,采用硅青铜保持架,以及对滚子、保持架的重要参数进行合理的选取,从而保证了轴承具有较高的工作可靠性和较长的使用寿命。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

高速圆柱滚子轴承打滑分析

在充分考虑轴承各零件柔性基础上,基于ABAQUS建立高速圆柱滚子轴承动力学分析模型,分析了轴承保持架、滚子的运动特性和滚子在轴承运行周期中的打滑特性,主要考虑径向载荷、内圈转速、兜孔间隙与引导间隙比值及轴承内部摩擦因数对滚子打滑的影响。结果表明:圆柱滚子轴承在高速、轻载工况下更易发生打滑;间隙比小时,滚子打滑程度会受到抑制;摩擦因数增大会抑制滚子打滑。     

中大型圆柱滚子轴承柔性保持架动力学分析

基于多体动力学法和ADAMS建立了考虑柔性保持架的中大型圆柱滚子轴承刚柔耦合多体接触动力学模型,定义了滚子、保持架与套圈的动态接触关系,分析了载荷和转速对圆柱滚子轴承动态特性的影响。结果表明:随转速增大,滚子与内圈滚道和外圈挡边的接触力增大,保持架与套圈引导面的接触力增大,保持架打滑率减小;随径向载荷增大,滚子与内圈滚道的接触力增大,滚子与外圈挡边的接触力无变化规律,保持架打滑率减小。     

航空发动机主轴后轴承打滑损伤失效分析

轴承打滑在航空发动机主轴后轴承失效中占有较大比例,后轴承打滑不仅影响到轴承的寿命,甚至直接关系到发动机的安全运转。为进一步认知主轴后轴承的打滑损伤机制,借助聚焦离子束扫描电子显微镜,场发射扫描电子显微镜及配套能谱仪,轮廓仪对打滑损伤轴承进行失效分析。分析表明:内圈滚道、滚子表面损伤区域在打滑过程中可能发生了黏着磨损和摩擦氧化,且两接触面间发生了磨粒磨损。此外,由于润滑油的污染,保持架的过梁接触面发生了磨粒镶嵌。     

高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示：内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。     

滚动轴承打滑蹭伤试验研究

基于高速滚动轴承试验机对滚动轴承打滑蹭伤展开试验研究,获得不同工况参数下滚动轴承打滑蹭伤的临界转速;研究滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下不同运行时间对滚动轴承磨损程度的影响,以及滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运行对滚动轴承磨损程度的影响。结果表明:滚动轴承发生打滑蹭伤瞬间伴随着摩擦扭矩、温度及振动加速度的同步突增,且其在润滑不充分及轻载工况下出现打滑蹭伤时的临界转速更低;滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下运转时间越长,磨损越严重,这可能是由于打滑蹭伤破坏滚动轴承表面光洁度,使摩擦因数增大从而导致磨损速度加快;滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运转时易出现二次淬火烧伤,大大降低轴承使用寿命。     

考虑疲劳故障的圆柱滚子轴承打滑失效分析

考虑滚道疲劳剥落故障、滚动体与保持架之间的非连续接触等因素,建立圆柱滚子轴承的非线性弹性接触显式动力学模型,研究不同剥落故障位置、径向载荷、内圈转速对滚动体和保持架打滑特性的影响规律;将仿真结果与理论解进行对比,验证有限元模型的有效性。研究结果表明:滚动体在非承载区更容易出现打滑;相同工况下剥落故障会使得滚动体和保持架的打滑率大幅增加,其中复合故障下的打滑率增加最多,内圈故障和外圈故障下的打滑率增幅基本相同;增大径向载荷能有效减轻轴承的打滑现象,但载荷增加到一定程度后对打滑的抑制效果不明显;低转速工况下内圈和外圈疲劳故障对轴承打滑率的影响不大,随着转速的提高疲劳故障对打滑率的影响愈加明显。     

短圆柱滚子轴承内圈滚道宽度的测量

短圆柱滚子轴承内圈滚道宽度的测量一般采用样板测量,本文着重介绍使用仪器测量短圆柱滚子轴承内圈滚道宽度的原理。通过一系列结构连接,先用标准件对表,最后由仪表显示出被测轴承内圈滚道宽度尺寸。     

滚动轴承保持器磨损对轴承失效的影响

针对滚动轴承运行特点,采用XRF技术调查和分析铜、铁及尼龙为主体材料的保持器在脂润滑条件下的磨损,研究保持器磨损与轴承滚动体磨损之间的相关性及对轴承磨损失效过程的影响,并对不同材料保持器所产生的磨损颗粒对轴承及润滑脂的影响进行初步分析和探讨。统计数据分析结果表明,不同结构或材料构成的保持器在脂润滑轴承运转过程中始终存在着一定程度的磨损,且与轴承滚动体的磨损在磨损相对数量上显著相关;高聚物尼龙保持器所形成的磨损颗粒的影响,更多地反映为保持器材料中硬质填料的机械作用,而钢制保持器因其磨损颗粒具有金属活性和催化性,磨损颗粒同时还加速润滑脂的化学氧化过程及对脂稠化剂网状结构的破坏。     

An Analytical Method to Predict Skidding in High Speed Roller Bearings

Skidding which occurs in high speed roller bearings frequently causes wear and incipient failure of bearing inner ring and roller surfaces. To eliminate skidding, aircraft gas turbine designers, historically, have employed out-of-round outer rings and other preloading devices. Prior to testing of the full-scale bearings at engine speeds, however, the designers have not, heretofore, been able to determine (a) the extent of skidding which occurs and (b) the effectiveness of means employed to eliminate skidding. The analytical method which is presented by this discussion is based upon recently developed elastohydrodynamic lubrication theory and can be used in lieu of expensive testing procedures to adequately predict bearing cage speed, and therefore the extent of skidding, under any condition of radial load and shaft speed. Moreover, the analysis can be used to determine how much radial preloading or outer ring out-of-roundness is necessary to minimize skidding.

The analytical data of this study are compared against experimental data to establish the adequacy of the analysis.     

基于小波包近似熵和SVM的圆柱滚子轴承诊断

为了解决特种车辆变速箱圆柱滚子轴承由于振动信号的非线性、非平稳特征较为微弱,提取的特征量数值不明显且现实中难以获得大量含丰富特征的典型故障样本而难以对其进行准确诊断的问题,应用小波包近似熵和支持向量机对特种车辆变速箱圆柱滚子轴承进行诊断。首先,在自行搭建的模拟实验台上采集某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承正常、外圈磨损、滚动体故障、点蚀和压痕4种典型状态的振动信号;然后,分别提取4种典型状态振动信号的小波包近似熵值作为支持向量机的输入,根据支持向量机的输出结果来确定圆柱滚子轴承是否发生故障和故障类型。结果表明,该方法能有效对某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承的典型状态进行诊断,为其他相似变速箱圆柱滚子轴承的故障诊断提供一种参考途径,具有一定的工程实用价值。     

圆柱滚子轴承磨损失效的ADAMS仿真及实验

针对滚子轴承磨损失效易导致系统性能恶化的问题,以轴承NJ204为研究对象,通过对轴-轴承-基座为整体建立模型,对不同程度的磨损失效轴承进行了仿真分析,揭示了轴承的失效过程,得到了失效故障特征值,并进行了实验验证。仿真和实验结果都表明基座振动信号频谱集中度能反映轴承磨损失效的程度,其值随轴承间隙的增大而增大。     

Some aspects of the design of high speed roller bearings

High speed lightly loaded cylindrical roller bearings are prone to slip and lubricant starvation at the inner race - roller contacts. Both factors affect the oil film thickness which, in turn, influence the bearing life. Existing oil film thickness - life factors do no adequately consider these parameters It can be shown that the most important single factor is the cage speed; almost any variables that modify the conditions in the bearing do so by adjusting the speed of the cage itself. Curves are presented illustrating the influence of the bearing and chamber design and lubricant properties on the starved oil film thickness at the bearing inner contacts. It is shown that these values can be used to obtain improved life estimates     

Frictional aspects of F.1 racing car performance

High speed lightly loaded cylindrical roller bearings are prone to slip and lubricant starvation at the inner race - roller contacts. Both factors affect the oil film thickness which, in turn, influence the bearing life. Existing oil film thickness - life factors do no adequately consider these parameters It can be shown that the most important single factor is the cage speed; almost any variables that modify the conditions in the bearing do so by adjusting the speed of the cage itself. Curves are presented illustrating the influence of the bearing and chamber design and lubricant properties on the starved oil film thickness at the bearing inner contacts. It is shown that these values can be used to obtain improved life estimates     

表面粗糙度对高速滚子轴承保持架运动性能的影响

在高速和轻载工况条件下，打滑擦伤往往成为圆柱滚子轴承的主要失效形式，而表面粗糙度对轴承打滑损伤有很大的影响。本文采用部分弹性流体动力润滑理论，分析了在表面粗糙度影响下，轴承润滑膜厚比以及轴承表面加工纹理与轴承保持架滑差率的关系，从而揭示表面粗糙度效应对高速滚子轴承运动性能的影响     

轿车后轮轴承磨粒磨损失效特性与产生机理

通过对 2 0 0余套早期失效的轿车后轮轴承失效统计分析发现 ,磨粒磨损及烧伤是后轮轴承主要的失效形式 ,该失效形式占所有轴承失效率的 6 0 %。根据轿车后桥半轴的结构、后轮轴承装配状况、及轿车后轮的动力学特性 ,本文提出了轿车后轮发生磨粒磨损及烧伤损坏的失效模型 :(1)在惯性载荷作用下 ,轴承内圈与轴颈接触部位的切向蠕动形成粘着磨损颗粒 ;(2 )半轴轴端螺纹防松键槽侵入轴颈与轴承内孔配合段 ,导致键槽锐边在轴承内孔刮研 ,产生切削微屑 ;(3)蠕动及刮研作用产生的磨损颗粒进入轴承滚道表面 ,与滚动体形成三体磨粒磨损。(4)在制动鼓的维修过程中 ,磨损颗粒的异常侵入 ,同样会导致轴承发生磨粒磨损失效。本文提出 ,防止轿车后轮轴承发生早期磨粒磨损失效的有效途径是 :(1)尽量避免与轴承配合的轴颈圆柱表面受到结构或工艺性的损害。(2 )提高轴颈与轴承内孔表面的光洁度和配合精度 ,以降低蠕动造成的磨损颗粒大小和数量。(3)通过密封等防范措施 ,防止磨损颗粒的侵入。