引导方式对高速圆柱滚子轴承保持架动态性能的影响

针对高速圆柱滚子轴承保持架在引导方式选用上存在分歧的问题,基于Adore建立了高速圆柱滚子轴承的仿真模型,分析了保持架在外引导和内引导方式下,滚子数量、径向游隙、保持架引导间隙和兜孔间隙对保持架打滑及运转稳定性的影响,并通过高速轴承打滑试验验证了仿真模型的可靠性。结果表明,在内圈旋转的情况下,内引导方式比外引导方式更有利于防止保持架打滑;内引导方式下,采用较小的轴承径向游隙和引导间隙可以降低保持架的打滑率,并提高其运转稳定性;兜孔间隙对保持架打滑几乎没有影响,但是随着兜孔间隙的增大,保持架运转稳定性变差。     

基于正交试验的圆柱滚子轴承结构优化

针对航发主轴轴承在高速轻载下存在的打滑问题,在构建某航发圆柱滚子轴承仿真模型的基础上,研究了滚子数、滚子长度、初始径向游隙、保持架引导间隙等结构参数对轴承打滑和疲劳寿命的影响规律.结果表明,增加滚子数和保持架引导间隙,减小滚子长度和初始径向游隙,可以有效降低轴承打滑率.采用正交设计方法,得到滚子数、滚子长度、初始径向游...     

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。     

变载偏斜圆柱滚子轴承打滑动力学分析

考虑径向间隙、滚子凸度等因素,采用切片方法处理偏斜滚子与滚道之间的三维线接触问题,提出径向力和弯矩联合作用下圆柱滚子轴承载荷分析方法;基于Hertz接触和弹流润滑理论,获得了滚子与内外滚道之间的时变摩擦力和摩擦力矩,进而考虑滚子与保持架之间的非连续弹性碰撞,建立变载偏斜圆柱滚子轴承打滑非线性动力学模型。与文献结果、试验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的准确性。数值仿真结果表明:增加径向力、增加弯矩、增加时变径向力幅值均会降低滚子的最大打滑速度;时变径向力会改变打滑速度的波动周期。     

航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真

在轴承动力学分析基础上,考虑保持架的柔性特性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立了航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学方程,利用ADAMS系统开发了圆柱滚子轴承刚柔耦合动力学仿真软件,并对保持架动态性能进行仿真,着重对轴承工况和结构参数与保持架动态特性的关系进行了研究。仿真结果表明:振动应力引起的疲劳失效多发生在保持架梁处;高速轻载工况下保持架易产生较大的打滑;径向游隙适当增大有利于降低打滑率;兜孔间隙与引导间隙比值大于1后保持架运动平稳性明显变差。最后,试验验证表明,柔性保持架动力学模型所得结果比刚性模型所得结果更接近试验结果。     

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。     

外圈与轴承座间隙对滚道故障轴承振动性能的影响

通过接触变形描述圆柱滚子轴承滚道故障机理,借鉴保持架与外圈作用关系计算外圈与轴承座相互作用力和力矩,以牛顿-欧拉方程建立考虑外圈与轴承座间隙的滚道故障圆柱滚子轴承动力学模型,分析了间隙和摩擦因数对轴承振动性能的影响规律,并通过试验验证了所建立模型的可靠性。结果表明：外滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而提前,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大,而故障特征频率幅值减小;内滚道故障时域振动信号冲击峰出现时间随间隙增大而滞后,局部高频波动幅值随摩擦因数增大而增大。     

高速轻载圆柱滚子轴承打滑率的计算

高速轻载条件下工作的圆柱滚子轴承，出现滚子相对内滚道的滑动现象，即滚子公转打滑。打滑率过大会导致轴承迅速烧伤损坏。采用拟动力学的分析方法，考虑滚子离心力和弹流润滑，建立四个基本方程，求出滚子实际公转速度。将实际公转速度与无打滑的公转速度比较，便可求出滚子公转打滑率。附图４ 幅，参考文献４ 篇。     

Sn-Ag-Cu/金属陶瓷自润滑轴承滚子高温滚阻特性研究燕松山

以Sn-Ag-Cu/金属陶瓷高温内梯度润滑层材料制备的高温自润滑圆柱滚子及推力滚子轴承为研究对象,通过实验考察该自润滑滚子轴承的高温滚阻系数,分析不同载荷条件对轴承高温滚阻特性的影响机制。研究结果表明：600 ℃下,自润滑滚子中的润滑剂组分到达接触摩擦表面,在滚子及滚道表面形成了高温润滑膜,从而保证了较低的滚阻系数;高温滚阻系数受载荷大小的影响,当轴承实验载荷在100~200 N区间内时,摩擦因数在0.02以下,而当载荷上升到300 N时其摩擦因数上升到0.05;随着载荷的增大,轴承接触表面的润滑膜完整性下降,滚子与滚道接触表面黏着现象加剧,并极大地影响轴承的滚阻特性,且黏着是导致润滑膜破坏和轴承滚阻上升的主要原因。     

高速圆柱滚子轴承非线性刚度分析

在航空发动机高速圆柱滚子轴承拟静力学分析基础上，建立基于轴承径向游隙的高速圆柱滚子轴承非线性刚度计算模型，分析了轴承内、外圈转速对高速圆柱滚子轴承工作径向游隙影响的关系，并对高速圆柱滚子轴承非线性刚度特性进行了研究，最后就某型号航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承进行了实例计算与分析，得出在满足主机支承刚度条件下的合理高速圆柱滚子轴承工作径向游隙使用范围。     

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。     

Sn-Ag-Cu/金属陶瓷自润滑轴承滚子高温滚阻特性研究

以Sn-Ag-Cu/金属陶瓷高温内梯度润滑层材料制备的高温自润滑圆柱滚子及推力滚子轴承为研究对象,通过实验考察该自润滑滚子轴承的高温滚阻系数,分析不同载荷条件对轴承高温滚阻特性的影响机制。研究结果表明:600℃下,自润滑滚子中的润滑剂组分到达接触摩擦表面,在滚子及滚道表面形成了高温润滑膜,从而保证了较低的滚阻系数;高温滚阻系数受载荷大小的影响,当轴承实验载荷在100～200 N区间内时,摩擦因数在0. 02以下,而当载荷上升到300 N时其摩擦因数上升到0. 05;随着载荷的增大,轴承接触表面的润滑膜完整性下降,滚子与滚道接触表面黏着现象加剧,并极大地影响轴承的滚阻特性,且黏着是导致润滑膜破坏和轴承滚阻上升的主要原因。     

高速圆柱滚子轴承的刚度研究

在传统拟静力学分析的基础上,提出了圆柱滚子轴承刚度的分析模型及计算方法。此模型充分考虑了轴承所受径向载荷和弯矩的作用,同时也考虑了滚子在高速下产生的离心作用,打滑及热弹流润滑。结合具全的高速圆柱滚子轴承给出了刚度分析结果及其与实测结果的比较。     

航空发动机主轴轴承失效模式分析

航空发动机圆柱滚子主轴承常常因为工作条件恶劣,发生失效。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱等对服役后的圆柱滚子轴承进行失效分析。结果表明:根据失效机制与微观形貌对失效模式,可以将圆柱滚子轴承的失效模式分为8种不同的失效模式,包括划伤和擦伤、打滑蹭伤、压坑凹坑、疲劳剥落、振纹、受热变色、内圈烧伤、保持架镀银层磨损。对打滑蹭伤、烧伤和保持架镀银层磨损等失效模式的轴承进行分析,结果表明:在打滑蹭伤的轴承表面发现O元素,表明打滑蹭伤过程中发生了氧化磨损;在烧伤轴承表面发现了Fe的氧化物FeO和Fe2O3,表明轴承在烧伤时温度较高,润滑油膜被破坏,滚子和内圈互相接触发生剧烈磨损;保持架表面银层脱落,部分磨损区域露出铜表面,表明保持架在服役过程中发生了摩擦磨损。     

非稳态工况下弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性分析

航空发动机主轴系统中滚动轴承常与弹性支承和挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)联合使用,以降低转子的振动.由于支承方式的改变,轴承的运动状态发生较大的变化.基于滚动轴承动力学理论和模态综合法,建立了弹支SFD圆柱滚子轴承-刚性转子刚柔耦合动力学分析模型,开展了转子不平衡量产生的非稳态载荷对弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性的影响研究.结果表明,非稳态工况下,弹支SFD圆柱滚子轴承保持架打滑率表现出明显的波动;挤压油膜阻尼器结构参数对轴承承载和打滑特性有不同程度的影响;周期性的时变载荷使保持架打滑增大且打滑率呈现无规则波动.     

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     

基于滚道表面粗糙的高速圆柱滚子轴承弹流的理论分析

建立了基于表面粗糙的高速圆柱滚子轴承非稳态时变热弹流分析模型,分析了轴承滚道与滚动体接触表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流性能的影响。理论分析表明：轴承接触表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响;合理选择轴承接触表面粗糙度幅值、波长及纹理方向,可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

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。     

航空发动机主轴圆柱滚子轴承故障分析及改进设计

航空发动机主轴圆柱滚子轴承在高速、轻载工况下,因滚道对滚子的拖动力不足易发生打滑,产生滑蹭损伤,导致轴承失效。分析了轴承打滑机理,提出改进轴承游隙的措施,并通过分析轴承初始径向游隙对轴承寿命、发热量、拖动力的影响,确定合理的初始径向游隙。将游隙改进后的轴承进行试验验证,满足设计要求。     

启停阶段圆柱滚子轴承动态特性分析

启停过程普遍存在于旋转机械设备中,该过程转速的变化对滚动轴承动态性能的影响甚大,然而启停阶段滚动轴承动态特性的研究相对缺乏。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承非线性接触的三维动态有限元模型。采用显式动力学有限元法对圆柱滚子轴承在不同角加速度和径向载荷条件下的启停过程进行了动态仿真,研究了角加速度和径向载荷两个工况参数对其启停阶段保持架角速度、内圈质心位移,以及所有滚子与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,内圈角加速度的增大会加重滚动轴承启停过程的打滑,而径向力的增大会减小滚动轴承启停过程的打滑;在启停阶段,角加速度和径向力愈大,则内圈质心位移以及滚子与保持架接触力越大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的有效性。