基于振动信号的轴承游隙监测及应用

轴承游隙是保证轴承寿命,减小摩擦、振动、噪声,使负荷均匀分布的重要使用特性。轴承游隙调节不当会造成使用寿命的缩短,引起振动和噪声,进而造成设备严重损坏等。由于轴承运转过程中无法实现轴承游隙的直接测量,而振动监测是对机械设备进行状态监测和故障诊断最常用的监测方法。笔者通过建立轴承振动模型,分析轴承游隙不当的振动机理,实现了采用振动信号进行轴承游隙不当的监测。通过实例验证表明,在不停机的状态下采用振动监测可以有效地实现对轴承游隙的监测。     

滚动轴承损伤的检验

从宏观及微观上检验轴承损伤,分析失效原因后,得出结论：由于轴承滚动体的材料亚表面金属缺陷造成轴承元件的点蚀扩展成片而剥落,导致滚动体的局部的胶合失效。     

基于ANSYS轴承曲面轴瓦结构对流场的影响

推力滑动轴承的轴颈和轴瓦是以面接触的形式进行滑动摩擦。如果轴颈和轴瓦之间没有稳定有效的油膜,待油膜破裂之后就会出现轴承与轴颈之间发生直接摩擦使得轴承失效,出现这种现象主要原因是由轴瓦的周向、径向的弯曲高度的取值不同所产生。通过推力滑动轴承的曲面轴瓦不同周向、径向结构进行了分析得出:靠近外径高压区域面积越大而且压力也越大,在轴承运转过程中出现这种压力分布的好处在于油膜稳定有效性相对于只有周向凸起的轴瓦要好。     

超低温重载工况下陶瓷球失效分析

混合轴承陶瓷球在超低温重载条件下工作6 h发生表面局部剥落.为找出失效原因,提高混合陶瓷轴承的寿命和工作可靠性,对发生局部剥落的陶瓷球进行宏观、微观断口显微分析和金相分析.结果表明,发生早期疲劳的陶瓷球与含裂纹陶瓷球滚动接触疲劳试验的失效形式相同.导致实验中陶瓷球失效的原因是陶瓷球表面存在的裂纹扩展,这些裂纹来源于材料中含有较大的夹杂物,并提出了改进措施.     

三牙轮钻头滑动轴承失效分析

三牙轮钻头轴承的使用寿命直接决定了钻头的寿命。为了弄清三牙轮钻头轴承的失效形式、原因及机理,进一步提高三牙轮钻头轴承的寿命,分别对现场失效的三牙轮钻头轴承进行宏观和微观分析。结果表明,密封系统失效是轴承失效的主要原因之一。同时,轴承所受栽荷过大且分布不均,温度过高导致材料表面金属强度和耐磨性降低,以及轴承与牙轮之间配合间隙过大,工作时晃动导致受力不均等原因也是造成牙轮钻头轴承的快速失效的主要原因。     

六环冗余轴向磁力轴承的热性能研究

利用ANSYS Workbench对六环冗余轴向磁力轴承的温度场进行仿真计算,探讨了导致六环冗余轴向磁力轴承温升的原因,分析了磁路面积、磁环侧壁、转子转速等参数对六环冗余轴向磁力轴承温升的影响,给出了六环冗余轴向磁力轴承的结构设计和温升计算方法.研究表明:六环冗余轴向磁力轴承的结构形式对转子的温升影响较大,磁路设计时应该避免导致转子旋转时的反复磁化;失效重构对六环冗余轴向磁力轴承的温升影响较小,可以忽略其影响;六环冗余轴向磁力轴承较原有的两环冗余轴向磁力轴承具有更高的可靠性、力学特性以及较好的热特性.     

重卡轮毂轴承耐久性试验载荷谱的设计

为改进评估重卡轮毂轴承性能和寿命的试验技术,研制了一款符合某公司生产的重卡轮毂轴承耐久性试验的载荷谱。根据重卡汽车实际行驶状态,分析了重卡轮毂轴承的主要结构特点、实际运行工况载荷、装载工况及轮胎载荷,并结合某公司研制的新型重卡轮毂轴承模拟试验机采集的相关数据,以某重卡轮毂轴承匹配的重卡汽车为例,确定出每种行驶状态的占比,针对每个循环周期内行驶状态的重卡轮胎受力情况,制定出符合重卡汽车的循环周期内的耐久性试验载荷谱。3 a试验结果和客户使用情况表明,该载荷谱对重卡轮毂轴承性能的评估具有实际的指导意义,并已运用在重卡轮毂轴承耐久性试验常规检验中。     

1700四辊可逆式板带粗轧机工作辊轴承载荷谱分析

四辊轧机工作辊轴承不承受轧制力，理论分析和实验研究证实，该类轧机工作辊轴承径向仅承受平衡缸产生的平衡力。稳态轧制及空转时轴承受稳定的径向载荷，咬入和抛钢时轴承受径向冲击载荷。四辊可逆式轧机是偶道次轧制过程中轴承轴向载荷甚小，但奇道次轧制过程中轴向载荷很大。轴向载荷过大是四辊轧机工作辊四列圆锥滚柱轴承失效的主要原因，应增大轴承锥角以提高轴向承载能力，同时采取措施控制轴承座与机架窗口的间隙，以降低轴向     

丹霞地貌形成过程的岩体温度应力效应

丹霞地貌中片状剥落引人注目，温度应力是造成片状剥落的主要原因。本文用岩石热物理学理论和方法阐述温度应力在丹霞地貌形成过程中的作用机理，将岩体简化为无限大各向同性的一维不稳定热传导问题。岩体内温度按简谐函数传播，周期性的温度变化在岩体内产生变化温度应力，导致岩体以表层剥落形式的破坏。     

双列圆锥滚子轴承拟静力学分析

为了研究风电设备中双列圆锥滚子轴承的拟静力学特性及寿命情况,提出了一种基于坐标向量运算的分析模型,该模型将坐标向量和旋转矩阵应用于传统的拟静力学分析,能够准确、快速得到实际复杂工况下轴承内部载荷分布和轴承疲劳寿命。通过将该模型应用于某型号3 MW风电主轴承,得到了极限载荷工况下圆锥滚子与内、外圈滚道和内圈挡边的接触载荷分布曲线,确定了极限载荷工况中不同倾覆力矩下的圆锥滚子受力曲线,并得到了轴向游隙为-0.25~0.25 mm时,轴承整体寿命变化曲线,确定了最佳寿命时轴向游隙为-0.025 mm。     

汽车麦弗逊前悬架动力学特性仿真分析

基于动力学仿真分析软件ADAMS/CAR建立了汽车麦弗逊前悬架的仿真模型,采用双轮同向激振方式对汽车麦弗逊前悬架虚拟样机模型进行动力学仿真分析,得到了在汽车运行过程中汽车麦弗逊前悬架的前悬架轮荷、垂直刚度、车身前偏频、车轮定位参数等悬架的主要参数随车轮的跳动变化情况,提出了改善麦弗逊前悬架系统性能的调整方案。     

滚动轴承工作表面失效分析

滚动轴承在工作状态下，滚道表面长期受交变载荷的作用，由于化学及物理方面的因素，导致滚动轴承工作表面产生点腐蚀及疲劳效应，造成轴承早期失效。针对轴承早期失效——点腐蚀及疲劳，从材料本身的质量及轴承的工作条件，分析了轴承点腐蚀及疲劳失效发生及发展的原理。阐述了影响表面点腐蚀及疲劳失效的因素：材料的冶炼质量、热处理状态、表面加工精度、表面残余应力、润滑油、接触表面塑性变形等，提出了相应的改进措施，以减少点腐蚀及疲劳失效现象的发生，提高轴承的使用寿命。     

冻融条件下公路桥梁板式氯丁橡胶支座受压试验研究

公路桥梁橡胶支座比建筑橡胶支座更容易受到气候的影响,为了研究公路桥梁板式氯丁橡胶支座经过冻融循环后的承载力变化情况,采用标准冻融试验箱对氯丁橡胶支座进行25、50、75、100次的冻融循环处理并进行轴心受压试验,研究其在不同冻融循环次数的承载力、极限抗压强度、竖向刚度、弹性模量等各项性能指标的变化,并与标准试件进行对比分析。结果表明经过冻融循环处理的氯丁橡胶支座更容易发生脆性破坏,且钢板外露、裂缝等破坏现象比标准试件更严重。随着冻融循环次数的增加,冻融程度的加深,氯丁橡胶支座极限承载力、极限抗压强度、抗压弹性模量都逐渐降低;采用最小二乘法得出50 a抗压强度和抗压弹性模量的衰减曲线和衰减公式,其变化趋势基本符合指数函数规律。冻融循环后的公路桥梁板式氯丁橡胶支座的各项力学性能指标显著降低,因此应严格控制公路桥梁板式氯丁橡胶支座的温度适用范围,并建议提高其最低适用温度,在寒冷地区尽量采用天然橡胶支座。     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承上的动力学

采用有限元法建立了由滚动轴承组成的具有固定间隙的备用轴承-电磁轴承-柔性转子系统在电磁轴承失效前后的动力学方程，分析了转子的初始坠落位置、转速、转子不平衡量以及备用轴承的支撑阻尼和刚度对转子在坠落过程中的瞬态动力特性的影响。结果表明，即便转子系统在工作时的振动很小，初始脱离位置对转子在坠落过程中的动力特性具有明显的影响；柔性备用轴承的采用，特别是具有较大阻尼的备用轴承，不仅可以减小电磁轴承失效后转子在坠落过程中的振动及碰撞力，而且能够抑制在长时间内具有较大振动和碰撞力的在全间隙范围内的反向回转运动；随着转子不平衡量、备用轴承的支撑刚度及转子转速的增大，在坠落过程中备用轴承所受到的碰撞力和转子在全间隙范围内出现回转运动的可能性增大。     

Subsurface crack propagation under rolling contact fatigue in bearing ring

The influences of subsurface cracks,distributing along the axial direction,on the rolling contact fatigue(RCF)faliure in a bearing ring are investigated.A realistic three-dimensional model of the bearing ring containing three subsurface cracks is used to evaluate the fatigue crack propagation based on stress intensity factor(SIF)calculations.Moreover,the distributions of the subsurface cracks along the axial direction are varied to study their effects on RCF.The results provide valuable guidelines for enhanced understanding of RCF in bearings.     

4种表面微观结构推力轴承的承载特性研究

设计了凹圆、凸圆、凹条、凸条4种典型的表面微观结构,并采用有限元方法对这4种表面微观结构推力轴承在液体中的承载特性进行了研究,分析了各表面微观结构轴承在不同轴承间隙、转速和液膜黏度等工况条件下对承载力的影响规律。结果表明:4种表面微观结构轴承在液体润滑条件下均能产生承载力,不同微观结构轴承在相同工况条件下承载力大小不同,推力轴承的承载力随轴承间隙的增大而逐渐降低,随轴承角速度的增大而增大,随润滑液液膜黏度的增加而增大;凸形微观结构推力轴承的承载力受轴承间隙、转速和液膜黏度的影响较大,而凹形微观结构推力轴承的承载力受以上因素的影响较小。     

新型高刚度静压气体球轴承的静态特性

提出了一种新型的气体球轴承结构,其球头尺寸大于球窝尺寸,称为过盈型静压气体球轴承。采用三维有限体积法对此类球轴承的静态特性进行了计算分析,并与传统的间隙型和跑合型静压气体球轴承进行了对比,表明本文提出的过盈型静压气体球轴承在承载力和静态刚度方面均有显著优势。     

轴流式磁悬浮人工心脏泵磁悬浮轴承系统设计

人工心脏泵要求体积小、质量轻、功耗低。为契合上述要求,实现人工心脏泵转子的五自由度全悬浮,采用径向永磁轴承和轴向电磁轴承相结合的磁悬浮系统,在对轴流式人工心脏泵转子受力分析的基础上,提出了低功耗和单轴向电磁轴承这两种磁悬浮轴承系统结构设计方法,给出了采用这两种方法进行结构设计时,径向永磁轴承和轴向电磁轴承的设计原则。比较来看,采用单轴向电磁轴承结构设计方法虽然会增加电磁轴承的功耗,但是大大降低了系统的体积和质量;简化系统结构和电磁轴承的控制复杂性,更具优势。根据单轴向电磁轴承设计方法,设计并加工一台轴流式磁悬浮人工心脏泵原型机,成功实现转子的五自由度稳定悬浮,验证了所提方法的可行性,为磁悬浮人工心脏泵的结构设计提供参考依据。