航空轴承试验台支点轴承故障分析与试验验证

针对某型航空轴承试验台主轴支点轴承抱轴、外圈断裂故障，开展轴承损伤形貌宏观检查、断裂套圈断口微观理化分析、轴承工作游隙计算分析、润滑检查分析及试验过程中试验数据复查等工作，明确了轴承故障原因为：轴承初始游隙偏小，润滑冷却效果不良，两者共同导致轴承在工作时出现了较大负游隙，滚动体与套圈滚道挤压磨损严重，最终导致轴承抱轴、套圈瞬时断裂。提出加大轴承初始游隙、增加润滑喷嘴喷射速度及改善喷射位置的措施，并开展试验验证。试验结果表明，采取改进措施后轴承润滑冷却效果改善，温升明显降低。     

基于滚动蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法

基于滚动接触蠕滑理论将球轴承滚动体与滚道的接触问题分解为法向赫兹接触子问题和切向粘滑子问题,提出了基于滚动接触蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法,揭示了球轴承滚动体相对内外滚道的滚滑粘着运动特性,解决了球轴承滚动体运动姿态难以确定的问题,为固体润滑/干接触条件下球轴承摩擦力矩的准确计算提供了理论依据。在轴向载荷作用下对采用PTFE保持架全陶瓷Si₃N₄/GCr15/不锈钢球轴承进行摩擦力矩试验,试验结果与计算结果对比表明,球轴承蠕滑分析模型能够得到比较准确的摩擦力矩计算结果,比不考虑滚动接触区粘滑效应的切片离散化模型更准确。     

高速滚动轴承接触应力与变形分析

针对高速轴承中现存的失效问题,采用有限元方法,利用ANSYS Workbench软件,建立高速滚动轴承三维分析模型。在合理的边界条件下,对模型中各个滚动体与轴承内、外圈接触应力和变形进行数值计算,从而得到各个滚动体与轴承内、外圈的接触应力及变形量,以及3号滚动体与1号滚动体的对比图,得出了相同增量下各个滚动体的接触应力和接触变形的变化情况。同一力下不同滚动体的接触面积变化情况。计算结果与赫兹理论解接近一致,表明建立的模型及边界条件合理,准确。求解得到的各个滚动体的接触应力和变形为滚动轴承的失效形式分析与设计提供理论依据。     

固体火箭发动机滚动球窝喷管摆动性能分析

某固体火箭发动滚动球窝喷管结构设计,必须保证在承受极端工作载荷时,系统满足最大摆角要求,摆心漂移及作动力矩皆在设计许可范围内。系统摆动中,其接头内部,滚动体与阴、阳球及保持架接触碰撞,各构件运动状态复杂。为解决决定系统结构设计和功能发挥的摆动性能这一关键问题,用并联非线性弹簧阻尼器,模拟滚动体与保持架间的弹性碰撞;用有限元法为数学工具,以阴、阳球的模态柔性描述其弹性,同时引入弹塑性摩擦接触变形的数值计算结果,建立滚动体与阴、阳球间的弹塑性接触模型;基于第一类Lagrange动力学方程,建立冷试车状态系统刚柔耦合多体动力学模型。计算分析系统摆动规律、摆心漂移及作动力矩。通过与系统冷试车及发动机热试车试验所测力矩的对比论证,检验系统结构设计、动力学建模及计算结果的正确性。     

燃气轮机滚动轴承滚动体磨损故障分析研究

通过建立轴承特征频率方程,计算得到滚动体故障频率、内滚道故障特征频率、外滚道故障特征频率、保持架故障特征频率,并通过理论分析得到滚珠直径磨损量对滚动体故障频率影响规律,通过试验对比验证了分析的正确性.     

满滚动体径向自锁轴承的快速设计

(t) 以滚动体直径尺寸△=10mm为基础,计算出滚动体之间无间隙及临界状态时的主要参数及k值。再以k_1值为变动系数,计算出拟定△值的各参数。按ε=(0.01～0.04)Z选定轴承的滚动体总锁量,计算出拟选总锁量的总间隙当量Js=kε。余下的总间隙量J_(max)-Js分配到每个滚动体上,计算具有间隙总量ε的轴承滚动体中心圆直径D-(ox),根据D-(ox),按0、2类标准图册选取相应轴承型号的其余尺寸。附图2幅,表1个。     

尺寸偏差作用下角接触球轴承载荷分布研究

滚动轴承载荷分布的求解直接关系轴承承载能力、润滑特性、疲劳寿命等性能指标的计算。针对实际加工过程中存在的尺寸偏差,提出了考虑滚动体尺寸偏差的角接触球轴承载荷分布计算模型,分析了尺寸偏差大小、位置、数目、分布方式对轴承载荷分布的影响以及不同游隙下尺寸偏差的影响效果。通过对7218B型角接触球轴承的计算分析得出如下结论:对单个滚动体尺寸偏差而言,滚动体载荷变动量与尺寸偏差值呈线性关系,与滚动所处周向位置相关,但与轴承游隙无关;对多滚动体尺寸偏差而言,尺寸偏差滚动体的分布方式及相对大小均会对载荷分布产生重要影响。     

滚动轴承表面损伤建模与冲击力的定量计算

以刚体动力学碰撞理论为基础,结合滚动轴承运动学特性,对滚动体通过局部损伤的冲击力进行了分析和计算.首先,计算出一定径向载荷作用下滚动轴承各滚动体所承受的接触载荷;其次,基于滚动轴承的运动学特性对滚动体进入局部损伤后所承受的力矩、速度和加速度等特性进行了分析;然后,基于碰撞过程动量定理计算出滚动体通过局部损伤所产生的冲击力;最后,通过算例表明该冲击力与接触载荷、轴承转速及局部损伤尺寸等参数均成正比关系,说明了该计算模型的有效性.     

球柱联合转盘轴承静承载能力的计算

根据滚动体的受力和变形关系,建立了轴向力、径向力及倾覆力矩作用下球柱联合转盘轴承的力及力矩平衡方程.计算了在联合载荷作用下轴承的载荷分布、各排滚动体的最大接触载荷及轴承中滚动体的最大接触应力,对轴承的静强度进行了校核.通过实例计算结果表明,利用这种方法更有利于转盘轴承的选型及轴承参数的优化.     

不同温升下受轴向载荷的球轴承内部接触热阻计算方法

针对角接触球轴承的滚动体与内、外圈之间的不完全接触而引起的接触热阻,以赫兹接触理论为依据,结合宏观接触区域热阻的计算方法,提出了不同温升下滚动体与内、外滚道之间接触热阻的理论计算方法.分析了不同温升对轴承接触角、滚动体所受法向载荷、接触区域的长半轴和短半轴、接触面积以及内部接触热阻的影响.结果表明:在同一轴向载荷作用下的角接触球轴承,随着工作温度的升高,接触角减小,滚动体所受法向载荷增加,接触区域的长半轴和短半轴均变大,接触面积增大,轴承滚动体与内圈和外圈的接触热阻均变小,轴承内部总接触热阻也变小.并且通过试验验证了该方法的有效性.     

基于Recurdyn的微小滚动体动平衡特性研究

针对微小滚动体质量小、驱动难度大、不平衡量微小等特点,利用虚拟样机可重复性、缩短产品开发周期、降低开发成本等优势,以Recurdyn为软件支撑,建立微小滚动体动平衡虚拟样机模型,对动平衡测试系统的重要参数进行仿真分析,为微小滚动体动平衡机的设计及优化提供依据,实现微小滚动体的动平衡检测。试验结果表明,所论虚拟样机模型与动平衡机的试验结果变化规律趋势基本一致,证明了仿真结果的正确性。     

大兆瓦风电齿轮箱轴承寿命分析

为了提高风电齿轮箱轴承的寿命,消除因轴承寿命过低而导致的风电齿轮箱的失效风险,运用Romax软件对齿轮箱轴承强度及寿命进行分析计算,计算轴承滚动体在不同修形方式下的强度及寿命情况。根据分析计算发现,可以通过改变轴承滚动体修形方式来提高齿轮箱轴承的寿命。     

三排圆柱滚子转盘轴承寿命计算

提出了一种三排圆柱滚子转盘轴承在径向、轴向载荷和倾覆力矩联合作用下疲劳寿命的计算方法。通过轴承的径向和轴向静力平衡分析计算得到各排滚子的载荷,进而计算出各个套圈的当量滚动体载荷,由套圈的额定滚动体载荷和当量滚动体载荷计算出各个滚道的额定寿命,最终求出整个轴承的疲劳寿命。     

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统接触承载性能分析

某型号固体火箭发动机推力矢量控制系统的结构设计,必须保证在承受极端工作载荷时,喷管不能有大的轴向位移,阴、阳球与滚动体间具有一定的接触强度,同时不产生过量的塑性变形,属于复杂结构在复杂载荷作用下的弹塑性摩擦接触问题,无法解析计算且无法试验测量。为解决决定系统结构设计和功能发挥的接触承载性能这一关键问题,模拟系统冷试车试验,充分考虑材料表面强化层,建立各构件间的弹塑性摩擦接触模型。基于计算精度高的三维摩擦接触问题的Lagrange乘子法,解决了与弹塑性耦合的有限元计算问题。计算分析喷管位移,阴球、阳球与滚动体间的接触应力、摩擦应力、变形分布及材料破坏机理。通过与冷试车试验结果的对比分析,检验系统接触承载性能、有限元法及结果的正确性。为该型号推力矢量控制系统的设计提供一种更为高效、精确的计算方法。     

减少滚动轴承打滑的方法

滚动轴承往往由于打滑而损坏,这对高速轻载条件下工作的轴承尤其严重。因此,航空发动机的高速轴承,除了作重载荷试验外,还作轻载荷甚至空载荷的运转试验,因为此时最容易打滑磨损,工作条件非常恶劣。一、打滑原因分析当滚动体通过轴承的非载荷区时,由于有游隙,故在离心力作用下滚动体与内圈脱离接触,失去了使滚动体滚动的推动力而产生打滑;待滚动体进入载荷区     

滚动摩擦力的产生机理及其计算

本文讨论了滚动摩擦力的产生机理及计算方法。利用能量理论导出了不同材质及相同材质滚动副的滚动摩擦系数和滚动摩擦阻力系数计算公式。说明了滚动摩擦阻力不仅与法向载荷有关,而且与滚动体的几何尺寸、机械性能、表面特性有关。经过实验验证,说明所得公式比较接近实际,可以做为工程中计算滚动摩擦的近似公式。     

滚动导轨结合面动态刚度的试验研究

直线滚动导轨是现代数控机床常用的功能部件,其结合面动态特性参数对数控机床的整机性能有非常重要的影响.在自主开发的滚动导轨结合面动态特性参数测试系统上,对各种类型的滚动导轨进行了参数识别实验,得到了滚动结合面的动态刚度,并分析了滚动体预压等级及类型,载荷,滑块长度等各种因素对动刚度的影响规律,为机床数字化设计制造提供了依据.试验结果表明:改变滚动体的类型及预压等级,增加滑块长度,提高载荷等措施都可以改善滚动结合面的动刚度.     

弹流润滑对球轴承滚动体与滚道接触刚度的影响

弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)对球轴承滚动体与滚道的接触刚度有重要的影响.基于弹性流体动力润滑点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道在纯滚动条件下的润滑问题进行了分析,讨论了载荷和滚动速度的变化对滚动体与滚道接触中心油膜厚度和弹性变形的影响.依据数值结果,建立了润滑状态下滚动体与滚道接触力与刚体中心位移的关系,计算了两种滚动条件下滚动体与滚道的润滑接触刚度,并与干接触状态下的结果进行了对比.     

RV减速器工作频率理论计算与ADAMS仿真

根据RV减速器的传动原理和工作方式,基于行星齿轮传动比计算的转化机构法和轴承滚动体纯滚动假设,导出了RV减速器各工作频率的通用理论计算公式;并以RV-40E减速器为例,采用ADAMS软件进行仿真验算。结果表明,理论公式计算值与仿真值的最大误差为4.19%;曲拐轴承滚动体自转转速较高,增大曲拐轴承滚动体直径,可有效降低其自转转速,有利于提高寿命。研究结果为RV减速器各传动零件和滚动轴承部件旋转频率的计算提供了一种通用、快捷和有效的计算方法。     

液压制动钳体疲劳断裂分析

为解决2种典型液压制动钳体的疲劳断裂问题,借助扫描电镜对裂纹类型及裂纹产生的起始位置进行了分析,通过有限元方法证明了疲劳破坏区域存在的设计缺陷,结合钳体断裂位置的实际加工尺寸,提出结构改进方法并通过了试验验证,为类似产品的设计提供了参考。阐述了在没有材料疲劳数据的情况下,计算疲劳利用系数的方法及钳体疲劳试验工况设置的依据。分析了网格尺寸、载荷形式、连接方式的差异对有限元计算结果的影响,证明了简化建模方法的有效性,可用于结构中非接触部位的受力分析。