保持架不同引导方式下角接触球轴承腔内气相流动分析

滚动轴承高速运转时,轴承腔内空气流动加剧诱发漩涡及高压气障,影响油气输运及整体润滑性能。针对超高速时(d_mn值32.0×10~6 mm·r·min~(-1))角接触球轴承腔内的气相流动问题,考虑轴承结构特点、接触特征及运动边界,采用旋转坐标系定义组件运动,建立轴承腔内气相流动高精度分析模型,分析了在保持架不同引导方式下轴承腔内压力分布、气相流动与阻力,温度场等变化规律,并基于场协同理论评判了轴承内部关键接触润滑区域的流动与换热性能。结果表明,超高速下轴承腔内压差急剧增大,外圈引导时轴承腔内流速、流阻、流动协同角最大,钢球表面动压明显。当转速超过3.0×10~4 r·min~(-1)时,轴承内圈接触区入口附近出现不同程度漩涡流动,导致接触区入口协同角增大,流动性能变差。该研究对超高速轴承结构设计、润滑结构及润滑参数优化具有重要的参考意义。     

高速角接触球轴承油气润滑温升特性研究

油气润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,油气润滑条件下轴承温升特性与温度场分布是影响轴承极限转速与动态工作稳定性的重要因素.基于高速滚动轴承摩擦学与两相流理论,以角接触球轴承为研究对象,建立了油气润滑条件下轴承与流体域之间的流固耦合模型.利用流体仿真软件Fluent对油气润滑条件下高速角接触球轴承与流体之间的传热方式及温度场分布进行了数值模拟分析,得到了轴承与轴承腔体的温度场分布.并进一步研究了供油量、润滑油粘度、轴承转速和载荷对轴承温升的影响,得到了油气润滑参数等与轴承温度场热平衡之间的关系.结果 表明:轴承转速与径向载荷是影响高速滚动轴承生热量与温升的主要因素,轴承内部温度场分布不均匀,对于特定工况存在最佳供油量与润滑油黏度使轴承温升最小.     

超高速主轴轴承内部润滑状态分析

基于稳态Ree-Eyring模型点接触热弹流润滑理论,采用多重网格法分析了油气润滑超高速主轴轴承在不同结构参数和工况条件下内部各接触区域的润滑状态;通过对轴承内部球与内、外套圈滚道之间的润滑状态进行系统仿真,分析了轴承转速、轴向预载荷、球径和初始接触角等基本参数对超高速主轴轴承内部润滑状态的影响。结果表明:超高速运行状态下的主轴轴承,其内部接触区的润滑油膜温度急剧升高,制约着电主轴轴承极限转速的提高;优化轴承的球径和初始接触角可使轴承内部接触区达到最佳的润滑状态;轴承的轴向预载荷对内部接触区的润滑状态影响不大。     

表面织构在滚动轴承系统中的摩擦学分析

以滚针/外圈作为研究对象,建立适合滚动轴承系统的弹流润滑模型,探究表面织构在不同转速下的润滑效果。研究表明:在滚针/外圈摩擦副中,采用合适的表面织构可以有效提升摩擦副的最小油膜厚度,避免摩擦副表面的直接接触,提高摩擦副的摩擦学性能。表面织构的效果受轴承转速的影响。     

滚动轴承油气润滑及喷油润滑温度场对比研究

分析滚动轴承内部生热机制,计算不同转速下油气润滑和喷油润滑的轴承滚道表面对流换热系数;应用Workbench流场分析模块,建立滚动轴承流体域几何模型,对不同转速下滚动轴承油气润滑和喷油润滑时轴承腔热流耦合温度场进行仿真分析。结果表明,当轴承转速较低时,油气润滑和喷油润滑时轴承腔最高温度基本相同,但油气润滑条件下轴承腔的整体温度远远低于喷油润滑方式;当轴承转速较高时,油气润滑条件下的轴承腔最高温度要远远低于喷油润滑条件下的轴承腔最高温度,从而验证了高速工况下油气润滑的优越性。     

喷嘴结构对角接触球轴承油气润滑中气帘效应的影响

针对角接触球轴承油气润滑中的气帘效应问题,基于气液两相流理论,构建了轴承腔内油气两相流的数值分析模型,分析了轴承腔内气帘效应的形成机理及影响因素,对比分析了5种喷嘴结构对气帘效应的影响。结果表明：在高速工况下,内圈与滚动体接触区附近产生的气帘效应阻止润滑油到达润滑点;气帘效应随轴承转速的升高而加剧;使用D型喷嘴结构时,气帘效应的影响最小,滚动体接触区附近油相的体积分数最大,轴承润滑效果最佳。     

径向游隙对角接触球轴承两相流热特性的影响

径向游隙直接影响角接触球轴承内部两相流的分布以及热特性。为探究不同径向游隙下角接触球轴承油气润滑两相流热特性变化规律,基于两相流理论以及轴承换热机制,建立数值分析模型模拟轴承腔内油气两相流流动特性,分析径向游隙和轴承运行工况对轴承腔内流场分布以及温升的影响,并通过轴承温升试验验证了仿真结果。结果表明：油气两相流中油相受离心力影响主要分布在轴承外圈,径向游隙增大使得油相体积分数减少;轴承温升随着径向游隙增大而减少,一定程度上增大径向游隙可以减少轴承生热量。研究结果为探究角接触球轴承油气润滑热特性以及改善轴承腔结构参数提供了参考。     

复杂工况下脂润滑推力角接触球轴承温升特性研究

复杂工况下,脂润滑角接触球轴承的温升特性对轴承的安全运行具有重要影响。针对脂润滑推力角接触球轴承在复杂工况下的温升特性进行研究,建立了推力角接触球轴承摩擦发热率数学模型;基于传热学理论,分析主轴-轴承-轴承座系统传热方式,建立轴承温升模型,通过试验验证了模型的合理性;基于轴承温升模型,分析了轴承工况参数和结构参数对轴承外圈温升特性的影响规律。结果表明,所建模型可以较好地预测复杂工况下轴承外圈温升,仿真结果与试验结果最大误差为8.3%;轴承在运行开始后20 min内,轴承外圈温升速率较快;载荷、转速的增大以及环境温度的升高均能使轴承外圈温升增大;钢球数增多和沟曲率半径系数增大均能使轴承外圈温升下降。研究结果为脂润滑推力角接触球轴承的优化设计提供了理论依据。     

关节轴承的边界润滑模型与寿命分析

利用边界润滑理论研究了关节轴承的润滑与摩擦现象，在分布接触模型条件下提出了轴承中内外圈接触球面上的摩擦系数计算方法，其实例计算与试验结果相符合。同时，根据轴承的pV值修正了轴承寿命估算方法。     

滚动轴承接触问题的数学规划法

将滚动轴承的接触分析采用有限元弹性问题计算,可以获得一个与实验结果比较一致的解。本文通过讨论摩擦接触问题的本构模型,利用参变量分原理获得一个解有间隙带摩擦弹性接触问题的数学规划法。为使滚动轴承的接触分析更能符合实际情况,考虑轴承箱与外圈的摩擦,得到不同摩擦状况下轴承的接触区及接触力分布。从而为轴承接触问题分析提供了一个有效的数值方法。     

航空发动机滚动轴承内油气两相流动与温度场的数值模拟

基于VOF方法和滑移网格技术,研究喷射润滑下主轴承内部压力、温度场及油气体积比随转子转速及滑油流量的变化规律。给出滑油在轴承内的相界面分布,描述轴承内油膜分布及运动。结果表明:轴承内压力和油气两相在轴承内分布不均匀;油液体积分数随转速的升高而降低,随供油量的增加而增加,呈非线性关系;轴承内最高工作温度随主轴转速的增加而增加;轴承润滑效果与供油量有直接的关系,不同的转速下对应不同的最佳供油量。     

轧机圆锥滚子轴承载荷的边界元法解析及实验研究

针对滚动轴承接触的特点,在轴承边界元法中采用赫兹接触理论对滚动体与轴承内、外圈的接触宽度进行修正。编制了三维有摩擦弹性接触的专用轴承边界元法计算程序,对轧机圆锥滚子轴承的载荷分布进行了数值模拟。采用轴承座直接测量法对轧机圆锥滚子轴承的径向和轴向载荷进行测试,并与数值模拟的结果进行了对比,实验测试结果与数值模拟的轴承载荷的分布规律基本一致,证明了边界元方法求解轴承载荷分布的正确性和有效性。     

滚动轴承的润滑

正滚动轴承由于制造精度的偏差和承载时引起的各个零件的变形,造成了滚动体与滚道之间、滚动体与保持架之间、保持架与内外圈之间的直接接触和滑动摩擦。这种滑动摩擦的大小,同轴承的转速、载荷有关。当转速增加、载荷加大时,摩擦力相应增大;反之减少。滑动摩擦愈大,轴承的各个零件磨损愈快,其使用寿命和工件精度也就显著降低。在这种情况下,我们若对轴承施以润滑,     

载荷及转速变化对低速重载轴承润滑性能的影响

为研究不同载荷、转速条件下,低速重载轴承的润滑性能,即油膜厚度、油膜压力及油膜流速的变化情况,利用Abaqus软件建立轴承流固耦合模型,得到油膜厚度在剖面中呈矩形分布,滚动体与内圈之间的油膜厚度小于与外圈之间的油膜厚度。接触区入口处的油膜压力逐渐增大,内滚道接触处的油膜压力大于相应的外滚道油膜压力。流固交面的油膜速度大于自由表面的油膜速度且接触区域的油膜速度最大。随着转速的增加,油膜厚度和油膜压力增加;随着载荷的增加,油膜厚度降低,油膜压力增加。     

高速滚动轴承油气润滑试验研究

对高速滚动轴承7006C进行了油气润滑试验研究。测试了油气润滑供油量、润滑油粘度、油气压力和转速对被试轴承温升的影响,确定了高速滚动轴承合理的油气润滑参数。试验表明：随着供油量增大,轴承温度呈现由大变小,再由小变大的渐进变化;随着粘度指数的增大,轴承温升同样呈现由大到小,再由小到大的变化过程;在本试验装置额定的油气压力范围内,随着油气压力增加,轴承温升呈单调下降趋势;随着转速的升高,轴承温升相应地增加。     

基于套圈变形的柔性轴承弹流润滑分析

以柔性轴承为研究对象,基于赫兹接触理论和弹性薄壁圆环理论,建立柔性轴承等温椭圆点接触弹流润滑模型,对滚珠及内外圈滚道的接触区受载荷最大位置处进行弹流润滑数值分析;计算危险点的曲率半径、速度及载荷,分析载荷及速度变化对该位置润滑性能的影响。研究结果表明:套圈变形使得润滑接触区峰值压力增大、膜厚减小;柔性轴承弹流润滑油膜最小膜厚及中心膜厚均随载荷的增大而减小,油膜压力随载荷的增大而变大,表明载荷增大对柔性轴承的承载有一定影响;随转速的增大最小膜厚及中心膜厚均增大,表明在一定范围内,适当提高转速能够改善润滑性能。     

基于电主轴驱动的油气润滑轴承性能测试系统

油气润滑是高速及超高速滚动轴承常用的润滑方式,为了对油气润滑下的滚动轴承进行性能测试,开发了一种基于电主轴驱动的油气润滑轴承性能测试系统,可实现不同载荷、转速和供油参数工况下轴承力矩和温度的同步测量.介绍了测试系统的结构组成、工作原理、单元功能、油气润滑参数的调节方法,并进行了不同转速下轴承力矩和温度的测试,结果表明:...     

滚动轴承零件表面应力分布对其寿命影响

运用ANSYS软件模拟了大尺寸滚动轴承滚道及滚子在接触过程中的应力分布情况,分析了圆锥滚子与轴承内圈和外圈对应力集中及应力分布的变化过程,分析了轴承滚子表面的压力分布对滚动轴承疲劳寿命的影响情况,并得出了现行的轴承标准中的大尺寸圆锥滚子轴承、滚动轴承套圈滚道及轴承滚子接触表面外圈滚道容易发生应力集中而产生边缘效应的结论,建议在结构设计上进一步优化。     

考虑热效应的圆柱滚子轴承内外圈位移及滚道应力特性分析

针对圆柱滚子轴承热特性如何影响轴承内外圈变形等轴承接触力学特性机理不明的问题,开展了考虑温度、转速、润滑等参数影响圆柱滚子轴承内外圈位移及滚道应力特性的动态分析。建立了轴承系统热-力耦合有限元模型,通过测试轴承变形量以及网格尺寸合理性分析验证了有限元模型的有效性。分析了不同转速、润滑油温度与流速下轴承内外圈位移及滚道应力特性。结果表明,轴承套圈位移随转速的增加逐渐增加;润滑油温度对滚道应力的影响取决于轴承游隙的大小,低温润滑下轴承滚道应力较大;轴承从启动状态到热平衡状态过程中内外圈位移变化明显,不同套圈角位置处位移变化幅度不同,整体上外圈位移大于内圈位移。     

双层滚动轴承热学特性研究

磁悬浮轴承系统通常采用滚动轴承作为保护轴承。基于传热学、滚动轴承摩擦学以及转子动力学等理论,建立一种用两个滚动轴承组成的双层保护轴承(Double-decker auxiliary bearing,DDAB)的热学模型,通过建立热传递方程,计算轴承的摩擦热和温度分布,研究DDAB的热学特性。研究内容如下:建立双层滚动轴承(Double-decker rolling bearing,DDRB)的热传递模型,推导热传递阻抗和热传递方程,计算DDRB在普通运转条件下达到热平衡时的温度分布;研究不同结构、载荷、转速、润滑剂粘度、材料属性等参数对轴承温升的影响,并对比其与普通轴承在相同工况下的热学特性;建立试验台,实际测量轴承的温升,研究不同结构形式和润滑参数条件对于轴承热学特性的影响,探讨可以降低发热的主要措施。研究结果表明:DDRB的径向载荷和内圈转速直接影响轴承摩擦力矩的大小进而影响轴承的发热,在相同工况下DDRB比普通滚动轴承的内圈温升要小5%～20%,外圈温升要小10%～30%;结构、润滑剂粘度、材料的热学性能对轴承内外圈温度分布影响较大,润滑剂的填装量在轴承空间的1/3,采用Z形结构、铝制中圈、陶瓷滚动体等...