适应交变温度的空间轴承运行可靠性区域分析

以航天机构中的输出轴系组件为研究对象,提出适应交变温度和大温差特殊空间环境的空间轴承可靠运行的分析与设计方法。此方法在考虑轴系材料属性、轴承排列方式和预紧方式的基础上,利用材料热变形和位移变形协调关系,建立轴承径向间隙与预紧力随交变温度变化的数学模型。在此模型的基础上,分析交变温度对空间轴承的径向间隙和预紧力演化规律的影响。以角接触球轴承71807C为例,提出以轴承实际接触角、径向间隙、预紧力和装配压力作为轴系运行可靠性指标,定性分析极端温度下轴承可能面临的多种失效模式。为确保轴承可靠运行,确定其初始安装过盈配合量和预紧力的选择范围。此研究方法为空间轴承安装设计提供了理论参考,其分析结果图形可以清晰表达满足运行可靠性条件的安装区域。     

角接触球轴承动特性的数值与试验研究

角接触球轴承的动特性对机床主轴的回转精度、可靠性及寿命等有重要影响。以弹性力学理论、滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,研究角接触球轴承的动特性。推导了计及过盈配合量和预紧力影响的高速角接触球轴承动刚度计算方法,并对轴承动刚度的影响因素进行了理论分析和试验验证。结果表明:随着过盈量的增大,轴向刚度逐渐减小,径向刚度则逐渐增大,外圈过盈量影响更显著;预紧力过小时,刚度会出现明显的波动现象,适当的预紧力对角接触球轴承刚度的稳定至关重要。     

滚动轴承运动稳定性分析

以角接触球轴承71807C为例,利用动力学仿真软件Adams分析预紧力对空间角接触球轴承运转的动态特性,通过仿真分析研究不同转速、预紧力对角接触球轴承动力学特性的影响。     

轴向载荷对角接触轴承间隙演化机理分析

滚动轴承工作间隙作为衡量轴承动态性能的重要指标之一,主要是由轴承承受外部载荷决定,严重影响着滚动轴承及其所在转动机构的运转精度。为分析太空环境下轴向载荷对滚动轴承工作间隙的作用机理,基于Hertz接触理论对滚动轴承的接触变形分析,研究轴向位移变化,并提出了径向间隙的计算模型,借助有限元模拟软件对比理论分析研究工作间隙的变化。以71807C型角接触球轴承为例,分析工作间隙的演化规律,同时验证了径向间隙的存在。所研究的工作间隙演变为转动机构的运转精度、工作寿命、可靠性分析等提供了参考。     

预紧高速角接触球轴承动力学特性分析

以弹性力学理论、滚动轴承动力学分析理论和沟道控制理论为基础,建立了预紧高速角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解,对预紧高速角接触球轴承的动力特性进行分析。实例表明:随着预紧力的增加,内接触角减小而外接触角增大,球的离心力、陀螺力矩和旋滚比减小,球与内、外圈的接触变形、接触应力、接触载荷及轴承刚度增大;定压预紧轴承动力特性参数受预紧力变化的影响较大,而定位预紧轴承的接触变形、接触应力、接触载荷及刚度等动力特性参数值较大。     

预紧力对轴承接触状态及电主轴回转性能的影响

高速电主轴角接触球轴承的性能由转速、支承刚度、旋转精度和摩擦生热等因素决定,这些因素都直接关系到轴承在轴向预紧力作用下的接触特性。研究了轴承滚动体与滚道在轴向预紧力变化下的接触特性。提出了一种利用开尔文四线法测定轴承不同轴向预紧力下接触电阻的新方法。结果表明,随着轴承轴向预紧力的增大,接触电阻呈非线性减小。对于角接触球轴承,当轴向预紧力大于一定值时,接触电阻趋向平稳,形成"L"型曲线。进一步研究了轴向预紧力对背靠背角接触球轴承对作为大型电主轴一端支撑的旋转精度的影响。研究表明,轴承外圈径向跳动随着轴向预紧载荷的增大呈现"降-升-降"的波动趋势,反映了径向游隙变化以及背对背轴承对隔离挡圈平行度误差对轴承外圈姿态变化的综合影响。本研究为角接触球轴承作为小型电主轴和大型电主轴的支撑进行轴向预紧时预紧载荷的优化提供了技术支撑。     

汽车增压器滚动轴承动力学分析

滚动轴承应用于增压器能使其性能得到大幅提升,应用于增压器的滚动轴承必须能够适应其超高速的工作环境。为了对所开发高速双列角接触球轴承的性能进行评估,对其进行了动力学分析。根据轴承分析理论,建立汽车增压器滚动轴承的系统动力学模型,综合应用软件ADAMS和FORTRAN语言对所建立的动力学模型进行求解和仿真,分析轴承预紧量和安装中心距对轴承主要性能的影响。最终得出轴承单侧预紧量和安装中心距对轴承寿命、最大接触应力和功率损失的影响规律。     

装配过盈量对薄壁轴承摩擦力矩的影响

以空间角接触球轴承71807C为研究对象,通过计算装配过盈量,仿真分析轴承内部尺寸结构参数的变化对摩擦力矩的影响。得到如下结论:轴承沟道所对应的轴承外圈的外表面处为轴系中提供摩擦力的主要部位。装配过盈量主要影响沟道曲率半径,进而影响轴承的摩擦力矩,而曲率中心的变化对摩擦力矩的影响效果较小。对外沟道摩擦力矩的影响按照大小的关系:接触载荷曲率半径曲率中心间距。     

高速滚动轴承-转子系统时变轴承刚度及振动响应分析

高速滚动轴承广泛应用于机床主轴、航空发动机等转子系统中。在复杂运行工况下,滚动轴承的刚度表现出强烈的时变特性和非线性特性,往往是系统非线性的主要根源。考虑离心力、陀螺力矩、轴承内圈离心膨胀和热变形等因素,建立高速滚动轴承力学模型,计算轴承的时变刚度。将滚动轴承非线性模型与转子有限元模型集成,建立滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。以FAG角接触球轴承(HCB7012E)为例,分别计算静载荷作用下的内外圈轴向、径向相对位移,并与舍弗勒轴承分析软件BearinX?的计算结果进行比较,验证了模型对静态位移仿真的精度。在不同轴承预紧状态下,仿真滚动轴承-转子系统在不平衡激励下的振动响应,并与试验结果比较,验证了模型仿真系统动态响应的精度。利用一个背对背安装的角接触球轴承-转子系统,研究在静载荷、不平衡载荷激励作用下滚动轴承刚度的变化规律,并计算时变轴承刚度作用下转子的时域振动响应及频域特征,为高速滚动轴承-转子系统设计、动力学分析与故障诊断提供依据。     

高速电主轴角接触球轴承热-力耦合特性研究

在高速电主轴转子系统中,角接触球轴承的工作特性受温升的影响显著,极易产生胶合。为了得到更加精确的角接触球轴承瞬态温度场,建立了考虑自旋的角接触球轴承生热及传热模型,并利用MATLAB软件得到了轴承的生热量,随后建立了轴承的三维参数化模型,并基于显示动力学理论在LS-DYNA平台上进行了热-力耦合有限元仿真分析,且对影响轴承瞬态温度场的主要因素进行了研究。研究结果表明：转速与温升呈非线性正相关;高转速下轴承温升对预紧力更加敏感;生热量随预紧力的增加逐渐增大,当施加的预紧力大于最小预紧力时,温升随预紧力增加而变大。研究可为高速电主轴轴承的设计和稳定性分析提供理论参考。     

成对角接触球轴承动刚度分析

为分析成对安装角接触球轴承的刚度特性,建立了角接触球轴承拟静力学分析模型。通过求解成对轴承的非线性方程组,计算成对轴承刚度矩阵。并以成对安装的7210C角接触球轴承为研究对象,分析在2种安装布局下转速、径向力、轴向力、预紧力对成对轴承刚度的影响,结果表明:2种安装布局下成对轴承轴向和径向刚度随转速增大而减小,背靠背安装时成对轴承角刚度远大于面对面安装时的角刚度;背靠背安装时成对轴承刚度随径向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向和轴向刚度随径向力增大而减小,角刚度逐渐增大;背靠背安装时成对轴承刚度随轴向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向刚度随轴向力增大而减小,轴向刚度先减小后增大,角刚度逐渐增大;2种安装布局下成对轴承刚度随预紧力增大而增大。     

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.     

高速角接触球轴承刚度计算及影响因素分析

在Jones-Harris刚度模型的基础上,建立了一个基于沟道控制理论的五自由度角接触球轴承刚度模型,该模型综合考虑了高转速下球的离心力、陀螺力矩等因素对轴承刚度的影响,应用准静态模型的增量法计算轴承刚度矩阵,并将轴承刚度的计算值与文献中试验值进行对比,验证了该模型的可靠性。在此基础上分析了轴向载荷、径向载荷、轴承转速和安装过盈量等因素对轴承刚度的影响,结果表明:随轴向载荷增大,径向刚度、轴向刚度和角刚度均增大;随径向载荷增大,轴向刚度和角刚度逐渐减小,径向刚度增大;随轴承转速增大,径向刚度减小,轴向刚度和角刚度先减小后趋于稳定;随安装过盈量增大,轴承径向刚度增大,轴向刚度和角刚度先减小后趋于稳定。     

不同接触角轴承组配的预紧技术

阐述了不同接触角轴承的组配及预紧方式,分析了外载荷对组配轴承组轴向位移的影响,并从理论上分析了外载荷与预紧力的关系,为角接触球轴承的安装及应用提供了参考。     

基于成对双联角接触球轴承的摩擦力矩特性分析

对影响成对双联角接触球轴承精度和平稳度的摩擦力矩特性进行了分析研究.依据研究目的要求主要采用了试验验证和计算验证结合的试验方法.首先建立了特种轴承试验台系统.然后对成对双联角接触球轴承做了工况模拟和运转状态检测.从而得出了成对双联角接触球轴承变转速,变转向,变轴向载荷,变预紧力下的摩擦力矩曲线的大小和轴承曲线波纹度.进...     

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。     

偏载工况下深沟球轴承力学性能和疲劳寿命分析

考虑偏载和过盈量建立深沟球轴承力学分析模型和有限元模型,以6012深沟球轴承为研究对象,通过2种模型计算的球与内圈的接触载荷和轴承径向位移对比,验证了有限元模型的正确性,并分析了径向载荷、偏载角和过盈量对球与内圈的接触载荷和接触应力、轴承径向刚度和疲劳寿命的影响,结果表明：随径向载荷增大,球与内圈的接触载荷、接触应力和轴承径向刚度均增大,轴承疲劳寿命减小;随偏载角增大,球与内圈的接触载荷变化较小,0°方位角附近的球与内圈接触应力明显增大,其余位置增大缓慢,轴承径向刚度减小,轴承疲劳寿命先增大后减小;随过盈量增大,0°方位角附近的球与内圈的接触载荷和接触应力减小,其余位置增大,轴承径向刚度先减小后增大,轴承疲劳寿命增大。     

配对角接触球轴承初始预紧力分析

基于Hertz接触理论,分析并给出了高温、高速下定位预紧配对角接触球轴承的最小工作预紧力,以有效防止球的陀螺旋转,结合高温、高速工作中离心膨胀、工作温度及配合过盈量对轴承预紧力的影响,建立了初始预紧力及最小工作预紧力的关系,基于此关系编制计算软件,可以快速得到所需初始预紧力。     

角接触球轴承刚度矩阵的理论推导与计算

根据滚动轴承几何学、运动学基本原理和Hertz弹性体接触理论,同时考虑径向载荷、轴向载荷、球离心力和陀螺力矩的影响,建立了角接触球轴承刚度矩阵的计算模型。计算了某型发动机角接触球轴承在实际工况中的刚度矩阵,为该型发动机轴承-转子系统的动态分析提供了较为准确的边界条件。     

装配偏差影响下轴承预紧力可行域设计

以导航星间链路角接触球轴承71807C为研究对象,在考虑装配位置偏差引起的倾覆力矩、轴系刚度要求、固体润滑油膜抗压极限强度要求及温度变化条件下,确定初始预紧力的最优值。