基于不同修形曲线的圆柱滚子轴承振动特性分析

针对不同修形曲线的圆柱滚子轴承的静力分析不能完全反映轴承工作状态,利用ABAQUS有限元软件,建立了不同修形曲线轴承模型,对外圈有、无剥落缺陷情况进行了振动特性分析。仿真结果表明,外圈发生剥落缺陷后,轴承整体最大应力增大。相比于直母线形轴承,修形曲线轴承应力峰值增大幅度较小,相切圆弧修形与全凸圆弧修形轴承振动总体减小。综合静力与振动特性分析,滚子相切圆弧修形效果最好。     

YRT120型轴承滚道剥落故障仿真与研究

为了研究处于复杂工况下数控转台承载轴承滚道剥落的故障机理,需要对轴承外圈上滚道剥落故障下的动力学特性进行分析。以TK13250E数控转台承载部件YRT120型轴承为研究对象,利用ADAMS软件对YRT120型轴承外圈上滚道进行仿真分析,并通过理论计算和试验验证模型的准确性,解决了YRT120型轴承故障信号不易提取的问题。通过对YRT120型轴承外圈上滚道缺陷尺寸变化模型进行仿真,得到振动信号剧烈程度与缺陷参数之间的关系。结果表明,缺陷尺寸增大会导致更剧烈的振动,振动信号强烈程度对缺陷宽度变化更敏感。     

深沟球轴承动态接触特性有限元仿真分析

利用LS-DYNA建立了适用于行星减速机构中支撑行星轮的深沟球轴承的多体动态接触有限元模型,基于显式动力学有限元法,综合考虑了轴承外圈运转速度,径向载荷和行星架运转速度的影响,对轴承滚动体在不同工作条件下的动态接触特性(位移、速度、应力及接触力)等进行了仿真分析,得出了轴承的动态接触响应。研究表明,轴承中滚动体在运转过程中存在着公转与自转运动,与外圈和内圈接触时出现最大线速度和最小线速度。最大应力发生在与内外圈接触时,且最大应力受转速影响小,将赫兹解与仿真解进行比较,说明了分析的可行性。滚动体与保持架的接触力波动最大,数值最小;与内外圈接触力波动小,数值与径向载荷基本相同。     

航空发动机高速轴承外圈开裂分析

针对航空发动机高速轴承出现贯穿外圈壁厚的裂纹,通过断口分析、振动应力测试、应力仿真计算和振动疲劳试验分析轴承外圈开裂的原因。开裂位置附近存在明显线切割加工熔融痕迹,裂纹起始于外圈外圆面与蝴蝶结转接处表面,裂纹起始处最大振动应力为238.8 MPa,最大稳态应力为19 MPa,为疲劳裂纹;线切割产生的熔融层使轴承外圈疲劳强度大幅降低并叠加较大的振动应力,是导致外圈开裂的主要原因。     

振动机械滚动轴承单点点蚀故障动力学研究北大核心

针对振动机械滚动轴承内、外圈单点点蚀故障,通过分析轴承工作状况及钢球通过缺陷时接触变形量和弹性接触力的变化,建立了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障的动力学模型,并通过数值仿真得到了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障频谱。以振动筛为载体进行试验研究,验证了理论模型的正确性及有效性。理论分析与试验结果一致表明:振动机械轴承外圈单点点蚀故障时的故障包络谱中有较为明显的调制现象,内圈单点点蚀故障时的包络谱有轻微的调制现象,与旋转机械轴承内外圈单点点蚀故障谱有明显的区别。     

振动机械滚动轴承单点点蚀故障动力学研究

针对振动机械滚动轴承内、外圈单点点蚀故障,通过分析轴承工作状况及钢球通过缺陷时接触变形量和弹性接触力的变化,建立了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障的动力学模型,并通过数值仿真得到了振动机械轴承内、外圈单点点蚀故障频谱。以振动筛为载体进行试验研究,验证了理论模型的正确性及有效性。理论分析与试验结果一致表明:振动机械轴承外圈单点点蚀故障时的故障包络谱中有较为明显的调制现象,内圈单点点蚀故障时的包络谱有轻微的调制现象,与旋转机械轴承内外圈单点点蚀故障谱有明显的区别。     

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。     

基于Matlab/Simulink的滚动轴承划伤缺陷动力学建模及仿真

为解决缺陷轴承动力学建模及振动特性分析的问题,将套圈沟道缺陷引起的额外弹性趋近量引入到轴承缺陷激励模型中。基于接触力学分析方法,建立了额外弹性趋近量与划伤缺陷宽度及轴承参数等之间的关系,建立了滚动轴承划伤缺陷的非线性动力学模型;利用Matlab/Simulink软件搭建了动力学仿真模型,开展了划伤缺陷轴承的振动特性数值仿真研究,得到了接触变形、接触载荷及外圈振动加速度随时间的变化规律;对数值仿真结果进行了评价,并进行了缺陷轴承振动测试。研究结果表明:内圈划伤和外圈划伤缺陷轴承振动包络谱的仿真结果与实验结果基本一致,均存在相应的缺陷频率及其倍频成分,且内圈划伤缺陷频率附近存在旁瓣频率成分,从而验证了动力学模型及Simulink仿真模型的正确性。     

基于有限元的谐波齿轮传动柔性轴承动态和接触特性分析

针对柔性轴承对谐波传动的承载能力、传动精度及寿命影响较大等问题,以谐波传动柔性轴承为研究对象,综合考虑轴承转速、载荷、变形等因素影响,基于ANSYS/LS-DYNA非线性接触分析方法对柔性轴承的动态和接触特性进行有限元仿真分析。研究结果表明,柔性轴承外圈不同位置动态特性基本相同,距离长轴不同距离的滚动体位移基本相同,速度以波峰波谷交替变化,且随距离增大而减小;外圈、滚动体应力主要集中在长轴附近,应力以波峰波谷交替变化,远离长轴后应力值减小;滚动体与内外圈接触力波动较大,且与外部载荷基本相同,与保持架接触力波动较小。     

基于水平垂直同步峰值比的球轴承外圈剥落故障位置定位研究

球轴承的外圈剥落故障角度位置对旋转机械的振动大小与使用寿命有重要影响,在承载区间内判断外圈剥落故障角度十分必要。基于加速度振动信号的峰值变化规律,提出了一种球轴承外圈剥落故障定位方法。该方法建立具有时变撞击力的拉格朗日动力学方程,通过分析球轴承承载区接触力的变化趋势,类比推理得出振动加速度信号绝对值峰值比规律,分析了加速度振动信号冲击点的附近位置,提出了一个新的判断指标,得到了故障具体发生的位置。仿真与实验结果表明,球轴承外圈剥落故障不同位置的振动信号的水平垂直同步峰值比存在相对应的函数关系。通过仿真和实验验证了该定位规律的准确性。为判断球轴承外圈剥落故障位置的诊断方法提供了理论依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的铁路货车缺陷轴承振动特性研究

基于ANSYS/LS-DYNA显式动力学,研究轴承有点缺陷时对轴承振动特性的影响,建立了轴承主要元件如内、外圈及滚子的点缺陷模型并进行动力学仿真分析,通过提取正常轴承和有点缺陷轴承运行时内圈滚道节点Y方向的加速度曲线,进行轴承振动信号时域分析,得出主要元件有点缺陷时轴承的振动特征。研究表明峰值、均值、方差、峭度指标、峰值指标和裕度指标可以作为滚子点缺陷的判断指标;方差均值比可以作为内圈点缺陷的判断指标;均方根值、方根幅值、方差、峭度指标、脉冲指标、峰值指标和裕度指标可以作为外圈点缺陷的判断依据。     

谐波减速器柔性轴承疲劳寿命及其力学特性分析

基于Ansys Workbench软件对柔性轴承建立多体接触以及动力学模型,分析了其内外圈在装配及外载荷条件下的应力应变;并基于nCode-Designlife软件,对柔性轴承内外圈进行了疲劳寿命评估。此外,针对影响柔性轴承力学特性的3个因素设计正交试验,分析了其对柔性轴承力学性能的影响。结果表明,内圈的疲劳薄弱位置位于长轴外端面,外圈的疲劳薄弱位置则位于长轴处滚珠与沟道接触区域,且最大径向变形量对内外圈的应力影响显著;在一定范围内减小径向变形并控制滚珠数,有助于减小应力提高寿命。该研究结果为柔性轴承的设计提供了参考。     

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析

为研究带有早期微弱故障的滚动轴承运转及振动特点,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了滚动轴承常见的外圈裂纹故障有限元模型。该模型以显式算法为基础,单元采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,成功地对滚动轴承外圈裂纹故障进行了仿真分析。仿真结果表明:在轴承转速和径向载荷一定的条件下,带有裂纹故障的轴承外圈的等效应力要明显高于没有故障的轴承内圈、保持架及滚动体的等效应力;轴承外圈滚道不同位置节点的振动响应均能体现故障特征频率,但幅值略有差别;速度及加速度响应在经过FFT变换后能部分找到故障特征频率。仿真结果对轴承故障检测能起到一定的指导作用。     

滚动轴承动态接触特性数值模拟中若干问题

滚动轴承运转过程中的动态接触特性与轴承使用寿命密切相关,目前主要是利用各种数值模拟技术开展轴承动态接触行为研究。通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同模型设计参数下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究,考察材料模型的设计、边界约束模式的选择和单元大小的定义等因素对数值模拟结果的影响情况。研究结果表明,由刚性体内外圈模型计算得到的滚子组最大应力仿真结果明显大于由弹性体内外圈模型得到的结果,且载荷方向上轴心位移变化起伏较大;采用外圈转动、内圈固定的边界约束模式时,轴承各组件上的最大动态接触应力值以及轴心在载荷方向的位移均高于采用内圈转动、外圈固定约束模式时的求解结果;单元大小也明显影响最终的动态模拟结果,较小单元尺寸下得到的应力结果明显大于较大单元尺寸下的模拟结果。研究结论可以为轴承动态接触特性数值模拟过程中模型构建方案的合理确定提供参考。     

滚动轴承-轴承座结合面对轴承振动特性的影响分析

在考虑轴承外圈与轴承座之间的结合面的影响基础上,对不同材料的轴承座与滚动轴承的内圈、外圈及轴承座的振动特性的关系进行了研究与分析。分析结果表明:轴承座的材料特性对轴承内圈、外圈和轴承座的振动响应的影响较大,轴承座与轴承外圈的弹性模量相差越大,轴承内圈、外圈和轴承座的振动幅值越大;轴承座的材料特性对轴承外圈和轴承座振动特性的影响较轴承内圈大;合适的轴承座材料可有效控制轴承系统的振动幅值。     

振动频率对滚动轴承动态接触特性影响数值模拟研究

实际工作中滚动轴承经常受到复杂的振动载荷作用.为了探讨载荷振动频率对滚动轴承动态接触特性的影响规律,通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同频率段下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究,对比分析接触部位单元的应力和变形,探讨动态接触特性对不同频率载荷的响应.结果发现,在两种载荷频率段内,当频率增加时,滚子单元的平均等效应力值变化程度明显大于内外圈单元,不同单元的应力最大值在不同频率范围内随频率增加而呈现不同变化趋势.两种频率范围内,轴心载荷方向最大位移量呈波浪形变化,轴心波动的范围分布在0.2～ 0.36mm之间.研究结论可以为实际工作中复杂工况下滚动轴承动态接触特性的研究和轴承寿命的预测提供参考.     

基于ABAQUS的局部缺陷滚子轴承动力学研究

以外圈带有局部剥落缺陷的圆柱滚子轴承为研究对象,基于ABAQUS显式求解建立有限元动力学模型。在一定径向载荷及内圈转速下,模拟了滚子滚过剥落缺陷的过程。通过该过程中系统等效应力、外滚道节点接触应力的变化规律与特点,分析了外圈剥落缺陷对圆柱滚子轴承的影响。最后根据滚子与内圈接触点位移变化规律判断了滚子在剥落缺陷中的运动状态。     

考虑滚子表面缺陷的滚动轴承动态微观润滑研究

滚动轴承中,滚子表面材料的剥落或是黏附会引起失效。为研究轴承滚子-套圈间的表面缺陷效应,基于缺陷滚子的有限长线接触问题,建立了动态微观弹流润滑模型,给出了表面凸起和凹坑两种点缺陷,分析了滚子表面缺陷对轴承润滑性能的影响,比较了缺陷滚子与内外圈接触时的润滑特性、时变解与准稳态解的差别,并讨论了缺陷尺寸和形状。结果显示,滚子的表面缺陷进入Hertz接触区,将显著影响润滑特性:凸起缺陷处油膜压力升高、油膜减薄,而凹坑缺陷处油膜压力和厚度均增大;当凸起缺陷位于出油口颈缩位置时,产生最大的油膜压力和最小的油膜厚度,润滑特性较差。与外圈的润滑特性不同,缺陷滚子与与内圈接触时油膜更薄,压力更高。与时变解相比,准稳态数值解油膜压力更低,而油膜更厚,在表面凸起位置尤甚,因此,不能用准稳态数值解代替时变解。研究同时表明:缺陷尺寸和形态对润滑性能影响显著。     

内外圈结构参数对柔性轴承应力的影响

为研究柔性轴承结构参数对其性能的影响,对变形后的柔性轴承建立参数化模型,利用有限元法对不同柔性轴承内外圈结构参数进行静力学分析,得到了不同结构参数下的柔性轴承零件变形情况及应力的分布规律。研究发现:内外圈最大等效应力发生在长轴处的钢球与内外圈沟道接触区域;内外圈厚度应为0.65~0.73mm;内外圈宽度应为5~6 mm,且内外圈宽度差值偏大较为适宜。     

曲率半径对深沟球轴承接触特性的影响

轴承滚动体的接触特性是影响轴承性能的重要因素之一,为分析曲率半径对深沟球轴承接触特性的影响,以应用于行星传动机构中的SKF618/8型单列深沟球轴承为例,基于有限元软件对轴承应力、应变、速度、接触力等接触特性进行仿真分析,并分析不同内圈曲率、外圈曲率、滚动体直径对其的影响。研究结果表明,滚动体接触速度、应力、应变均以波峰波谷形式交替变化,应力、应变主要集中在滚动体与内外圈接触的区域,应力值随内圈曲率、外圈曲率、滚动体直径的增大而增大,且滚动体与周向旋转中心的距离越远,速度越大;滚动体与内圈、外圈的接触力大小、波动基本相同,大小与径向载荷值基本相同,与保持架作用力很小。