耐磨损径向滑动轴承结构设计及数值模拟研究

在磁力泵滑动轴承的实际设计过程中,应该综合考虑润滑、冷却、防止颗粒划伤等因素,同时兼顾泵的效率要求。基于轴瓦内侧开设导流槽、轴瓦分布圆孔的设计思路,设计了11种不同结构的磁力泵径向滑动轴承,并对其进行有限元计算,分析了不同结构径向滑动轴承的力学性能,初步总结了导流槽及轴瓦圆孔在自润滑轴承设计中的应用规律。     

基于OpenGL技术的滑动轴承油膜特性可视化研究

为解决滑动轴承油膜厚度场、温度场和压力场的可视化问题,将OpenGL图形技术应用到滑动轴承油膜特性三维模型的显示中,研究开发了流体动压径向滑动轴承油膜特性的三维可视化仿真系统.模型中将轴瓦简化为略去厚度的圆柱面来处理;为便于观察,厚度场、温度场和压力场建立在轴瓦曲面的外表面,并以“高度+颜色”的组合方法表现了油膜特性参数的大小,给出了各模型的具体建立方法;通过人机交互的方式控制模型的缩放、旋转,并给出了模型旋转、缩放的具体方案.研究结果表明,该仿真系统实现了对流体动压径向滑动轴承的油膜特性可视化模型的观察分析及交互操作,可方便、直观地研究轴承油膜的工作性能,有助于对滑动轴承进行故障分析从而提高其设计质量.     

隔膜泵曲轴滑动轴承的替换研究

在已知曲轴结构尺寸和曲轴所受应力应变规律的基础上,设计了支承曲轴滑动轴承的轴瓦尺寸和间隙等尺寸,利用有限元分析软件Hyper Mesh、Workbench对曲轴和滑动轴承进行接触应力分析,最终证明了曲轴轴承用滑动轴承代替滚动轴承的可行性。     

弹性金属塑料瓦径向滑动轴承启动过程热弹流分析

研究了采用弹性金属塑料轴瓦时径向滑动轴承的瞬态润滑特性。建立了该轴承的三维热弹流模型，通过数值求解对比了启动过程中采用弹性金属塑料轴瓦和金属材料轴瓦时油膜和轴瓦的瞬态温度场分布、轴瓦的热弹变形量，以及转子轴心轨迹。结果表明，在启动初期弹性金属塑料瓦径向滑动轴承的瓦体温度要高于金属瓦，转子偏心率也要大于采用金属瓦时的偏心率；因润滑油在弹性金属塑料瓦径向滑动轴承轴瓦表面存在一定的滑移速度，随着油膜边界滑移作用的出现，采用弹性金属塑料瓦径向滑动轴承时的油膜温度最终低于采用金属瓦时的温度，且转子的偏心率也最终小于采用余属瓦的偏心率。     

污染物离心附着现象对水润滑动静压滑动轴承的热弹流影响

建立了污染物离心附着的弹流润滑几何模型,采用考虑了热效应的Reynolds方程,针对水润滑动静压滑动轴承因为润滑剂污染的问题进行热弹流理论分析。研究了污染物离心附着现象对轴瓦表面纹理的影响以及接触区润滑膜的压力膜厚变化,分析了由于污染物离心附着堵塞进水孔对接触区润滑膜压力膜厚的影响,探究了污染物附着层对接触区温度场的影响。结果显示:污染物的离心附着现象有效改善了轴瓦表面的粗糙形貌,并缓解了接触区的膜厚波动现象;污染物对进水孔的堵塞程度越大,供水压力越小,接触区的最小膜厚越小,最大压力越大,不利于轴承润滑;污染物附着层对水润滑动静压滑动轴承接触区的温度场有影响,当污染物与轴瓦材料的物性参数相差越大温度场变化越大,反之则变化不大。     

EMP径向滑动轴承温度场和压力场测试研究

弹性金属塑料瓦(EMP)径向滑动轴承是一种新型的轴承,由于轴瓦所采用的复合材料的特殊特性使得其油膜温度场和压力场分布情况与传统金属瓦轴承的油膜温度场和压力场分布情况有所不同。本文对呻径向滑动轴承油膜温度场和压力场进行了实验研究,为从理论上揭示EMP径向滑动轴承的流体动压润滑机理并进而进行型面设计提供实验依据。     

EMP径向滑动轴承三维热弹流有限元分析与研究

ＥＭＰ径向滑动轴承的热弹变形对轴承的润滑性能影响较大。当采用Ｗｉｎｋｌｅｒ假设将其简化为梁来计算时与实际结果相比误差较大。为此采用了一种轴承热弹流有限元分析的计算模型,按照三维有限元的方法对其进行了全面的热弹变形分析,同时结合广义雷诺方程、能量方程等进行耦合计算和分析。计算表明：三维有限元方法同Ｗｉｎｋｌｅｒ假设相比,更能反映油膜和轴瓦的温度分布,有助于揭示轴承的润滑特性。     

多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑分析

考虑轴瓦弹性变形,建立多瓦可倾瓦径向滑动轴承热弹流润滑(TEHD)分析的数学模型,对比分析多瓦可倾瓦径向滑动轴承热流体动力润滑(THD)与TEHD模型的润滑性能差异,分析轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响.结果表明,轴瓦弹性变形导致最小油膜厚度减小、流体动压力的梯度下降,但对瓦面温度的影响较小;THD模型高估了轴承的承载能力,在高速重载的场合,这种误差可能导致轴承润滑失效.因此,在滑动轴承设计中有必要考虑轴瓦弹性变形对轴承润滑性能的影响.     

斜-平面瓦推力滑动轴承的热流体动力学分析

建立不同结构参数的斜-平面瓦推力滑动轴承润滑模型,研究瓦斜面倾角、油膜厚度以及转速对轴承温度场的影响规律,并且分析了在共轭传热情况下,转速对轴承承载性能的影响,为轴承设计和使用提供理论指导。分析结果表明,轴瓦最高温度随着瓦斜面倾角的增加而减小,最高温度出现在周向出水口且靠近外径侧;其他条件一定时,油膜厚度越大,轴瓦温升越小,油膜厚度不影响轴瓦的温度场分布;剪切力和轴瓦温度均随着转速的增加而增加;当考虑共轭传热时,轴向承载力与转速之间不再是线性关系。     

基于ABAQUS的连杆轴瓦模态分析及优化

针对连杆轴瓦在工作过程中因振动造成的损坏问题,利用ABAQUS有限元软件对滑动轴承轴瓦进行模态分析,得到其在安装状态下前14阶的固有频率和振型,以及受载状态下前14步增量步的振动频率。根据轴瓦的实际工况将镀层材料改为复合材料并进行适当优化,提高了轴瓦的固有频率,缩小了振动变形区域,可有效预防轴瓦在工作过程中产生振动损坏等现象。     

球磨机滑履轴承油温升高的处理

根据球磨机滑履轴承的结构,从滑动轴承动压润滑的润滑机制,分析了球磨机正常工作时,滑履轴承油温居高不下的原因。根据分析结果,找到油温升高的主要原因是由于带油不畅和供油量不足引起,提出刮瓦和改造低压供油装置的措施。改造后效果良好,解决了球磨机滑履轴承油温升高的问题。     

角接触球轴承高速运转时热特性有限元分析

针对角接触球轴承在高速运转时因温度过高而导致失效的问题,对其热特性进行了研究。在研究中,建立角接触球轴承的有限元模型,应用热力学理论计算轴承的生热率和对流换热系数,进行热特性有限元分析,得到角接触球轴承在2 000 r/min转速时的温度场。所做研究为通过润滑冷却系统控制角接触球轴承温升提供了技术参考。     

一种计算深沟球轴承径向刚度的新方法

介绍了一种使用有限元计算深沟球轴承径向刚度的方法,基于patran／nastran对深沟球轴承有限元模型建立和求解进行了详细的阐述。并根据经验公式计算深沟球轴承的径向刚度。有限元计算结果与经验公式结果比较表明,该种方法适合求解深沟球轴承径向刚度。     

钢球磨支承托辊受力的有限元分析

采用三维单元对钢球磨支承托辊进行了有限元应力分析.结果表明,托辊在接触面范围内应力较大,且为压应力,其他部位应力较小.最大接触压应力发生在接触表面中心线上,并且在托辊与轮带相接触的两端.     

弹性变形对大型球磨机轴承性能的影响

研究弹性变形对大型球磨机滑履轴承性能的影响。采用有限差分法求解简化形式的N-S方程,得出油膜压力分布和膜厚分布;借助有限元软件ANSYS分析中空轴和轴瓦的弹性变形。将变形作为油膜变化的条件,油膜压力分布作为变形的条件,进行耦合分析,得出润滑油膜厚度及压力分布。结果表明:考虑中弹性变形时计算得到的最小油膜厚度小于未考虑弹性变形时的厚度,且球磨机四块瓦的油膜厚度分布规律不同,表明中空轴和轴瓦的变形对膜厚分布规律、压力分布及最小膜厚有较大影响,设计时必须考虑弹性变形的影响,以防止出现油膜过薄导致轴承失效。     

基于正交试验的稳健优化设计方法及其工程应用

提出了一种较为实用的、准确的稳健优化设计方法。作为优化设计整体中的一部分，该方法允许设计者准确地考虑和控制设计变量和设计参数变化的影响，且能限制或减小偏差对目标函数或约束条件的影响。对优化设计和稳健优化设计所得的结果进行了比较、分析和讨论，结果表明，稳健优化设计后滑履的性能得到了较大改善和提高。     

Effect of Temperature on the Dry Sliding Friction and Wear of Rice Bran Ceramics against Different Counterpart Materials

In this study, we investigated the effect of temperature on the friction and wear of rice bran (RB) ceramics, a hard porous carbon material made from rice bran, sliding against alumina, stainless steel, and bearing steel balls under dry conditions. Friction tests were performed using a ball-on-disk-type friction tester wherein a ceramic heater was installed in the rotational stage. The surface temperature of the RB ceramic disk specimens was controlled at 20, 100, 150, or 200°C. The normal load was 1.96 N, sliding velocity was 0.1 m/s, and number of cycles was 20,000. The effect of surface temperature on the friction and wear of RB ceramics substantially differed among the ball material types. The friction coefficient for the RB ceramics sliding against an alumina ball decreased with increasing temperature and exhibited an extremely low value (0.045) at 200°C. The friction coefficient in the case of the RB ceramics sliding against a stainless steel ball exhibited a stable value as the temperature was increased to 150°C and slightly decreased as the temperature was increased further, reaching a low value of 0.122 at 200°C. The friction coefficient for the RB ceramics sliding against bearing steel ball drastically increased with increasing temperature, reaching 0.381 at 200°C. The specific wear rate of the RB ceramics increased with increasing temperature; it was lowest when sliding against alumina and highest when sliding against bearing steel. The wear of the alumina ball was the lowest and that of the bearing steel ball was the highest under all investigated temperature conditions. On the basis of these results, we concluded that alumina is a promising counterpart material for RB ceramics sliding at high temperatures (≤200°C).     

径向滚珠轴承在工程分析中简化方法的研究

结构分析中,尤其是有限元法计算过程中,对轴承的模拟是一个比较难以实现的问题。由于轴承的受力情况比较复杂,导致了轴承内外圈的边界条件及轴承滚珠的受力情况难以正确的确定。现有的大型有限元分析软件对轴承的描述也是比较困难的。本文通过对轴承进行受力分析,利用Ansys有限元分析软件对轴承进行模拟,将几种简化方法进行比较,得到了较为正确的结果。     

机夹式球头铣刀有限元及试验模态分析

针对加工过程中机夹式球头铣刀振动控制和铣削稳定性优化等问题,基于通用有限元软件ABAQUS建立了机夹式球头铣刀的有限元模型,对其模态特性进行有限元分析,给出了前6阶固有频率和振型;同时采用锤击激振法对球头铣刀进行了模态试验,应用模态参数识别的新技术PolyMAX方法对试验结果进行了处理,获得了模态参数识别稳态图,拾取了可能的模态频率,并将所得试验结果与有限元模态分析结果作了比较,计算了仿真值与试验值之间的误差,分析了出现误差的主要原因。研究结果表明,有限元模态分析结果与模态试验结果相吻合,模态频率误差在13%以内,较好地反映了结构的物理特性,同时验证了有限元模型的合理性,分析结果为球头铣刀振动控制和铣削稳定性研究提供了依据。     

考虑温度影响的角接触球轴承疲劳寿命仿真研究

针对承受热应力和结构应力共同作用下的角接触球轴承,利用ANSYS Workbench软件对其进行疲劳寿命分析。在三维软件Pro/E中建立轴承模型,导入有限元软件ANSYS Workbench中得到轴承的有限元模型,进行热-应力耦合分析,得到轴承温度分布和应力分布;根据零件的材料属性,利用ANSYS Workbench的Fatigue模块分析了轴承的疲劳寿命。根据软件模拟计算得到轴承寿命情况,为机床主轴轴承寿命的预测奠定基础。