计入套圈径向热位移的角接触球轴承动力特性分析

鉴于高速条件下热位移对角接触球轴承性能有重要影响,推导了轴承套圈径向热位移计算公式,给出了考虑套圈径向热位移影响的高速角接触球轴承动力特性计算方法和相应程序。对7012C轴承的计算结果表明,轴承套圈尤其是内圈径向热位移较大,由此引起内外圈沟道间的径向相对位移;随着轴承内外圈热位移的增大,内接触角减小而外接触角增大,滚动体的离心力减小而陀螺力矩增大,接触变形、接触应力、接触载荷以及轴承刚度明显增大。因此,为使角接触球轴承动力特性分析会更加精确、更加符合实际,必须计入套圈径向热位移影响。     

径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布和接触应力的影响

根据接触力学基本原理和滚动轴承设计基本理论给出了轴承载荷分布和接触应力的计算公式,应用滚动轴承载荷分布离散模型,通过编程求解轴承的载荷分布和接触应力。并以某电动机用深沟球轴承为例,计算不同径向游隙时全钢轴承和陶瓷球轴承的载荷分布和接触应力,结果表明：径向游隙对全钢轴承和陶瓷球轴承载荷分布的影响规律相似;在相同载荷下,陶瓷球和钢球的接触应力大小与轴承径向游隙密切相关,且存在最优径向游隙值。     

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。     

偏载工况下深沟球轴承力学性能和疲劳寿命分析

考虑偏载和过盈量建立深沟球轴承力学分析模型和有限元模型,以6012深沟球轴承为研究对象,通过2种模型计算的球与内圈的接触载荷和轴承径向位移对比,验证了有限元模型的正确性,并分析了径向载荷、偏载角和过盈量对球与内圈的接触载荷和接触应力、轴承径向刚度和疲劳寿命的影响,结果表明：随径向载荷增大,球与内圈的接触载荷、接触应力和轴承径向刚度均增大,轴承疲劳寿命减小;随偏载角增大,球与内圈的接触载荷变化较小,0°方位角附近的球与内圈接触应力明显增大,其余位置增大缓慢,轴承径向刚度减小,轴承疲劳寿命先增大后减小;随过盈量增大,0°方位角附近的球与内圈的接触载荷和接触应力减小,其余位置增大,轴承径向刚度先减小后增大,轴承疲劳寿命增大。     

球轴承变形计算方法

采用牛顿—拉菲逊法计算球轴承在外力作用下的变形。不考虑离心力时的球轴承变形的计算可视为轴承受载后钢球与套圈之间的接触变形量为内圈沟中心的位移量的计算。在离心力作用下,钢球与内、外圈沟道间的法向力及内、外圈与钢球的接触角均发生了变化:除需求出内圈沟中心位移量外,还需求出球心的位移量。附图6幅,参考文献3篇。     

角接触球轴承的结构参数对接触应力的影响及优化

以B7008C轴承为例,基于ANSYS Workbench运用局部网格细化方法对角接触球轴承接触应力进行计算,计算结果与Hertz理论解对比,验证了有限元法的正确性。并通过有限元法分析结构参数对接触应力的影响,结果表明:随钢球半径参数的增大,最大接触应力值呈线性减小;存在最优内外圈沟曲率半径系数使钢球与内外圈接触的接触应力相等,且此时轴承最大接触应力值最小。     

高速轴承内外圈沟道曲率半径对工作温升影响的试验研究

轴承的温升及温度分布状态直接影响着轴承的工作性能和使用寿命。针对深沟球轴承在工作状态下的温升特性进行了研究。通过对沟道曲率半径、弥合度等参数对球轴承生热影响的分析,提出通过对轴承结构的改型设计,优化内圈沟道圆弧半径（内沟道曲率半径）和外圈沟道圆弧半径（外沟道曲率半径）等尺寸参数的方法,并用试验法得出了内外沟道曲率半径系数分别与轴承压力不同沟道曲率半径和转速下轴承工作温度的关系。结果表明,内、外圈沟道曲率系数对轴承工作温升影响较大。该研究为优化轴承内外沟道与相应钢球接触的最佳匹配性,实现轴承工作面润滑更加充分,进一步改善其散热条件,并减小滑动摩擦,降低轴承的摩擦力矩和噪声,从而实现轴承的高转速、高效率、低功耗、低噪声提供了参考。研究结果对高速深沟球轴承参数优化具有指导意义。     

供油量对全陶瓷轴承振动和温升的影响

为探究供油量对轴承振动及温升的影响,本实验对Si3N4全陶瓷深沟球轴承和钢制深沟球轴承开展控制变量实验,探究了深沟球轴承在干摩擦、湿润滑、持续供油条件下的振动及温升特性。结果表明,供油量对全陶瓷深沟球轴承振动及温升的影响程度随轴向载荷的增大而减小,随着轴向载荷增加,润滑后的陶瓷轴承表现出更优越的性能,适用的润滑油供油量范围也较钢制轴承更广,在相同的供油量条件下,陶瓷材质的轴承内圈比钢制轴承内圈的温升低约（5～8）℃,陶瓷轴承的外圈温升比钢制轴承外圈的温升低约（5～11）℃,但钢制轴承在较大供油量时温升下降幅度较大,与陶瓷材质轴承的温升差值减小。同时氮化硅全陶瓷深沟球轴承较钢制轴承在不同供油量条件下振动和温升均表现出更优越的性能。     

贫油润滑下深沟球轴承的接触参数分析

采用有限元方法对深沟球轴承进行摩擦接触分析,得到深沟球轴承的接触应力、接触变形量、径向变形量及相对滑移分布规律,研究结果与赫兹理论计算结果的吻合程度较好,证明了有限元分析方法的可靠性。分析了载荷、摩擦系数对轴承接触应力、接触变形量、相对滑移量和径向变形量的影响,结果表明,轴承的接触应力、接触变形、径向变形量和相对滑移量随载荷的增加而增大,而随摩擦系数的增加而减小。     

配对角接触球轴承静态力学特性

根据角接触球轴承实际的工作状态,建立背靠背配对安装形式的角接触球轴承接触模型,计算配对轴承在径向、轴向和力矩载荷联合作用下的载荷分布以及接触应力,并将理论值与Ansys有限元法得出的结果进行对比,验证计算结果的准确性。详细研究了在联合载荷的作用下,配对轴承静态载荷分布以及接触特性的变化规律。研究结果表明:配对角接触球轴承的内圈在联合载荷作用下发生位移,使载荷分布不均匀,接触应力主要集中在载荷对称线附近的部分钢球上,改变联合载荷会使两列轴承载荷分布规律以及接触特性发生变化。