滚动轴承载荷分布三维边界元解析

在三维弹性接触边界元法基础上,根据滚动轴承的特点,用面力子单元模拟轴承的接触状态,采用完全接触模型,轴承座／轴承／轴,求得轴承内中载荷三维分布,发现重载下轴的弯曲变形使多列滚子轴承内部各列滚动体间载荷分布不均匀。其结论为研究轴承的延寿技术和方法提供了理论依据。     

高速微型球轴承温升特性仿真分析

高温条件下,球轴承发热严重,是影响其寿命的关键因素.针对此问题,采用轴承温升的数学模型与有限元分析相结合的方法,建立高速微型球轴承温升仿真模型,研究了转速、径向载荷以及轴向载荷对轴承温升特性的影响.以695微型球轴承为例,首先采用温升数学理论模型对微型球轴承内部各个组件之间的摩擦力矩和对流换热系数进行理论计算,然后通过有限元分析可得轴承温度场的分布具有一定的对称性.结果 表明:在相同的工况下,转速对其温度影响最大,轴向载荷相对径向载荷对轴承温度影响较小.随后,采用高速实验机对695微型球轴承进行试验验证,实验结果表明试验数据和模型数据温差在2℃到5℃之间,转速、载荷对轴承温升影响与此模型具有良好的一致性,说明所建立的模型可用于分析高速微型球轴承的温升特性.     

基于ADAMS的滚滑轴承摩擦力矩研究

针对在高速、重载的情况下轴承摩擦力矩较大,极容易发热和磨损,导致使用寿命大大降低的问题,基于轴承摩擦力矩测量原理建立了滚滑轴承的摩擦力矩数学模型,并以此为基础利用ADAMS软件建立了滚滑轴承的动力学仿真模型。考虑到摩擦力矩数值的波动性,对变化规律进行了分析,并给出了滚滑轴承启动摩擦力矩和动摩擦力矩在仿真试验中的提取方法;研究了不同径向载荷、转速、滚子与滑块之间的间隙和径向游隙对摩擦力矩的影响;借助SKF轴承摩擦力矩计算器,验证了仿真模型的正确性。研究结果表明:4种不同工况结构参数对滚滑轴承启动摩擦力矩和动摩擦力矩都有一定影响,该结果可为滚滑轴承降低摩擦力矩设计提供参考依据。     

径向载荷作用下高速交叉滚子轴承的载荷分布

对径向载荷作用下的高速交叉滚子轴承进行了受力分析,建立了考虑离心力的滚子载荷方程,用Matlab分析了转速、径向外载荷、游隙对交叉滚子轴承载荷分布的影响,为高速交叉滚子轴承的结构优化设计中参数的确定提供了依据。     

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.     

重载AGV轻量化设计研究

以某型载荷为15吨的重载AGV为研究对象,主要对占车体重量比例最大的车架进行了轻量化设计。运用Creo Parametric建立车架参数化三维模型,并与ANSYS Workbench实现对接,对车架进行静态有限元分析。然后基于ANSYS Workbench的优化设计功能,以车架总重量为目标函数,各焊接型材厚度为优化变量,对车架进行优化设计。最后对轻量化设计实际效果进行评价,为重载AGV轻量化设计提供了可借鉴的思路。     

大型重载推力轴承热弹流计算及尺寸效应

针对考虑热弹变形的大型重载推力轴承性能预测和尺寸效应问题,对某大型重载推力轴承进行热弹流计算,研究轴承性能随极端载荷与尺寸的变化规律。介绍可倾瓦推力轴承热弹流模型的基本方程,通过计算得到不同尺寸和比压下的轴承性能数据,讨论大型重载轴承的尺寸效应。结果表明:案例轴承瓦块最高油膜压力应远离瓦尖,靠近瓦块支点,该设计有利于压力分布均匀而提高承载力;对于大尺寸推力轴承,由于变形的影响,当载荷超过某一限制值后,轴承性能会随着载荷的稍微增加而发生剧烈变化,甚至导致烧瓦失效。为了避免该现象出现,推力轴承设计时应该进行最大许用比压校核;对于大型重载,还需进行瓦块弹性支撑或平衡梁等均载结构设计。     

硬度对螺旋槽水润滑橡胶推力轴承摩擦磨损性能影响的实验研究*

水润滑橡胶推力轴承是船舶推进系统中提供轴向支撑力的重要零部件,其摩擦磨损特性严重影响船舶推进工作性能。开展螺旋槽水润滑橡胶推力轴承实验,测试2种橡胶硬度推力轴承在不同工况下的摩擦力,以及高速重载工况下实验前后橡胶层的表面形貌,分析转速、载荷、旋转方向、橡胶层硬度对摩擦因数的影响,以及推力轴承的主要磨损形式。结果表明:相同载荷下,随着转速的增加,2种硬度推力轴承的摩擦因数呈显著下降趋势,摩擦因数下降幅值最大达到了0.51;在高速时,载荷对摩擦因数的影响不显著;高硬度推力轴承在低速时摩擦性能表现更优,而低硬度推力轴承在高速重载条件下不易发生黏着磨损,因此,建议在低速重载条件下使用高硬度橡胶推力轴承,而高速重载条件下使用较低硬度的推力轴承。     

表面织构对浮环轴承环速比影响的实验研究

为提升浮环轴承在高速重载场合下的性能,在浮环轴承内表面制备表面织构,通过试验研究在不同载荷和转速下表面织构对浮环轴承环速比的影响,并与无织构浮环轴承进行比较。结果表明:无织构浮环轴承在载荷增大时环速比随主轴转速的增大而下降,而织构浮环轴承的环速比大于相同工况下的无织构浮环轴承,且环速比不会随载荷的增加而显著下降;织构使得浮环轴承的承载能力显著提升,能使浮环能在低主轴转速时开始启动,因而提升了浮环轴承在高速重载场合工下的工作性能。     

高速精密电主轴静压滑动轴承设计及性能分析

针对智能产线数控加工中心的需求，对电主轴支撑轴承进行了设计，设计的轴承为四油腔静压滑动轴承，核心设计参数包括内径、封油面宽度、回油槽宽度、节流比及半径间隙等。建立了静压轴承支撑刚度的计算模型，计算获得设计轴承在载荷为100～700 N时的刚度值为6.0×10⁷～10.2×10⁷ N/m。分析了封油面宽度、回油槽宽度、节流比和半径间隙对刚度的影响，对轴承设计参数进行了优化，优化后轴承的刚度值为11.4～29.8×10⁷ N/m。进行了轴承的静刚度测试，载荷为100～700 N时水平刚度为3.1×10⁷～25×10⁷ N/m、垂直刚度为2.5×10⁷～23×10⁷ N/m。研究结果表明：封油面宽度和半径间隙对静压轴承刚度影响较大，是重要的设计参数；刚度试验测试值比理论计算值偏小，原因可能是制造和装配误差导致的轴承节流器、油腔等结构的性能对尺寸误差较为敏感导致。     

轴承-轴承座系统振动特征与局部故障尺寸的关联

轴承-轴承座系统振动特征与局部故障尺寸的关联关系是轴承内部故障精确定量诊断的重要依据。针对不同尺寸局部故障诱发的轴承-轴承座系统振动特征的问题,采用显示动力学有限元算法,综合考虑其各部件的弹性变形、重力和轴承元件之间的接触与摩擦的影响,建立含局部故障的轴承-轴承座系统有限元动力学模型,研究不同尺寸局部故障诱发的轴承-轴承座系统的振动特征。分析局部故障尺寸变化对其振动特征的影响规律,揭示局部故障尺寸与轴承-轴承座系统振动特征之间关联关系,为获取其准确的振动特征提供了一种可行的手段,也为轴承-轴承座系统内部轴承早期局部故障的准确定量诊断提供了有效参考。     

高速圆柱滚子轴承生热研究

通过对高速圆柱滚子轴承拟静力学和生热的分析,编制了高速圆柱滚子轴承生热分析程序,对圆柱滚子轴承内部各热源分别进行生热分析,得到滚子轴承各个单元间的局部生热和轴承总生热。以一个型号轴承为例,分析了转速、载荷等多种工况参数对轴承局部生热和总生热的影响,结果显示内圈转速、径向载荷以及润滑油的入口油温对轴承生热的影响较大。轴承的生热分析为轴承的三维温度场分析、润滑油参数的选择等奠定了良好的基础。     

某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率分析

针对某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率问题,基于球轴承动力学理论,采用修正Craig-Bampton子结构模态综合法,对该鼠笼式弹性支承体与轴承外圈和轴承座之间进行刚柔耦合连接,建立了鼠笼弹支一体化球轴承动力学模型,分析了其保持架打滑率。结果表明:鼠笼式弹性支承轴承保持架在内引导和外引导下保持架打滑率均随径向载荷和轴承转速增大而增大,随轴向载荷增大而减小。     

基于UG的轴承座部件族的建立

介绍了基于UG特征造型的轴承座部件族的建立技术及使用方法。利用特征造型、参数化设计创建轴承座通用模型,通过设置参数关系式及利用Excel族表,集合共同的可变尺寸生成一系列的轴承座零件模型,不需要逐一单个创建模型,能够大幅度提高设计效率和节约磁盘空间。     

核主泵水润滑轴承的润滑性能及起飞转速

针对核主泵半尺寸水润滑轴承,构建了轴线倾斜下可倾瓦推力轴承的载荷分布模型,提出了推力瓦块的区域性流态模型,分析了水润滑轴承在转速和载荷影响下的层紊流分布特征;在半尺寸水润滑轴承试验台上,研究了轴线倾斜下轴承的基本润滑性能和轴系的起飞转速。结果表明:轴线倾斜对于轴承的性能分布有明显影响,瓦面的流态性质受转速和载荷等运行参数影响,区域性流态模型更能反映轴承的润滑区域性特征,同时,轴线倾斜增大了轴系的起飞转速,实际起飞转速为理论起飞转速的2.5~3倍。研究结果对于全尺寸推力轴承及立式轴承转子系统的研制具有重要借鉴意义。     

斜面推力滑动轴承承载性能研究

随着机械设备日益重载化、高速化,给滑动轴承承载性能提出更高要求。通过使用FLUENT软件,构建轴承油膜润滑模型,并选定适合的参数进行计算,主要探究油膜厚度、油槽位置以及瓦块倾角不同时滑动轴承承载力的变化情况,找出内在规律。研究结果显示,油膜越小,轴承承载力越大;膜厚固定时,随着轴瓦倾角的增大,轴承承载力会先增大后减小;油槽位置外移程度越大,则轴承承载力提升越明显。     

多轴承支承主轴系统轴承磨损研究

为了明晰不同工况参数对主轴系统中轴承磨损的影响规律,定量各参数对轴承磨损的影响程度,开展了多轴承支承的主轴系统轴承磨损研究.首先介绍了考虑润滑状态的磨损系数计算方法,推导了角接触球轴承磨损深度计算模型;其次,基于系统模型获得的轴承滚动体的运动参数与接触参数计算了轴承内外滚道的磨损深度;最后,讨论了主轴转速、轴承安装角偏移、外载荷和轴承表面粗糙度对轴承磨损的影响.结果 表明,主轴转速对轴承磨损影响显著,转速改变导致了轴承磨损规律的较大差异;轴承不存在安装角偏移时,主轴系统中各轴承内外滚道磨损深度之和最小;外载荷的变化对轴承磨损影响微弱;表面粗糙度的增大能够显著增大轴承的磨损深度.     

纺杯轴承系统动力优化设计

对试件的测试表明,优化的纺杯轴承系统的功耗、轴承座振动和轴承所受动载荷等均得到有效降低。这对延长高速件工作寿命、提高工作转速和节能等均有明显的实际意义。     

船舶可倾瓦推力轴承工况参数对润滑特性的影响

为研究船舶工况参数对可倾瓦推力轴承稳态和瞬态润滑特性的影响,利用Matlab建立船舶可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,考虑轴瓦的热弹性变形,联立黏温方程、能量方程、油膜刚度和阻尼系数方程求解模型,研究热弹性变形以及不同载荷和转速情况下船舶可倾瓦推力轴承的润滑特性。结果表明：考虑热弹性变形时,最小油膜厚度增大,最大油膜压力和最高油膜温度降低;在正常运行工况条件下,轴瓦的热弹性变形有利于改善推力轴承的润滑性能,轴承设计时应考虑材料的抗压性和耐热性;在转速不变时随着载荷的增大,最小油膜厚度降低,最大油膜压力、温度、油膜刚度和阻尼均增加,需要特别注意重载工况下轴承的动压润滑状况;在载荷相同的情况下,随着转速的提高,油膜厚度和油膜温度增大,油膜压力变化不明显,油膜刚度和阻尼随转速增大而降低,在转速较低时下降较为明显。研究结果为优化轴承设计、提高轴承运行的可靠性和稳定性提供参考。     

大采高采煤机低速重载轴承动态特性研究

以某公司开发的大采高采煤机为研究对象,采用Pro/E、MATLAB、ANSYS和ADAMS软件建立了采煤机截割部的刚柔耦合虚拟样机模型,在ANSYS/LS-DYNA软件中加载ADAMS输出的载荷文件,对轴承进行显示动力学仿真,综合考虑轴承径向载荷和转速的影响,采用弹性材料并在轴承内圈加入轴颈模拟轴与轴承之间的力传递,得到了低速重载滚动轴承的动态响应,研究结果与滚动轴承的实际情况吻合良好,为进一步研究低速重载滚动轴承的力学特性提供了依据。