三点接触球轴承打滑动力学分析与验证

三点接触球轴承是航空发动机中的关键基础件。目前对三点接触球轴承的仿真分析多基于拟静力学模型,对于打滑、擦伤等特殊行为缺乏解释,而滚球打滑易引起滚道磨损、蹭伤等故障。在对轴承元件进行受力分析的基础上,引入滚球与左右半内圈的接触状态判断条件,采用动力学方法对三点接触球轴承进行了打滑分析。然后,分析了设计接触角及运行参数对轴承打滑率的影响。最后,通过实验研究了滚球通过内圈频率及滚球公转转速随轴向载荷及内圈转速的变化规律,并与动力学模型仿真值进行对比验证了方法的有效性。研究结果表明：轴向载荷越小或转速越高,打滑率越大;在转速和载荷工况条件相同的情况下,轴承打滑率随着设计接触角的增加而增加;而在不同转速工况下,轴承发生打滑的轴向载荷临界值不同,其数值随转速的升高而增加。     

航空发动机主轴轴承内圈配合表面压力及影响因素研究

针对航空发动机主轴与轴承内圈发生相对转动,两者配合表面出现严重磨损的故障。首先用理论方法和有限元法分别计算了轴承内圈与主轴配合表面的接触压力,然后分析了轴向预紧载荷、工作温度、主轴转速三种因素对该接触压力的影响。发现:轴承内圈与主轴过盈配合安装时配合表面的接触压力分布不均匀,边缘处出现峰值,理论解略偏于安全;轴向预紧载荷对轴承内圈与轴配合表面的接触压力的分布和数值影响不大;工作温度和转速对轴承内圈与主轴配合表面的接触压力均有显著的影响,接触压力随着温度升高和转速增加而下降;如果不考虑轴系所受外载荷轴承内圈与主轴配合表面的接触压力可能会降低为0。该研究对于设计主轴轴承的装配过盈量具有一定的指导意义。     

基于 ABAQUS 的角接触球轴承动力学仿真分析

为研究角接触球轴承在不同转速下温度及位移变化,基于 Palmgren 摩擦生热理论,综合考虑轴向载荷、切向摩擦和法向摩擦等边界条件,在 ABAQUS 软件中建立了轴承完全热力耦合模型。对轴承外圈施加固定的轴向载荷,并对内圈加载不同的转速,使用显示求解器求解轴承在不同转速下各部件温度和轴承内圈位移变化。仿真分析表明,该模型能够准确地反映轴承的温升以及轴承内圈位移情况,为轴承选取合适工作转速区间提供理论支撑。     

精密机床角接触球轴承打滑特性仿真分析

以H7006C角接触球轴承为研究对象,通过ADAMS多体动力学软件建立考虑润滑作用下的轴承刚柔耦合多体动力学模型,分析了内圈转速、轴向载荷和径向载荷对轴承打滑特性的影响,结果表明:保持架打滑率随转速的增大而增加,随轴向载荷和径向载荷的增大而减小,且轴向载荷对保持架打滑率的影响更为显著.     

风力发电机主轴轴承的温度特性分析

在建立轴承及其流体域、主轴和轴承座的六面体网格的基础上,应用Fluent软件进行了计算域的共轭传热计算,分析了轴承系统的温度分布规律,以及轴承转速、润滑脂填充量和轴向载荷对区域最高温度的影响。结果表明:轴承系统的最高温度位于滚动体上;当轴向载荷(或轴承转速)增大时,流体域和滚动体的最高温度均比内圈和外圈的升高得更快;当润滑脂的填充量增大时,流体域和滚动体的最高温度均降低,内圈和外圈的最高温度均升高。该研究可为风力发电机主轴轴承的与温度相关的设计和分析(如轴承寿命分析)提供参考依据。     

超高转速电主轴轴承内部摩擦力矩分析

考虑油膜内部的剪切效应和滚动体打滑现象,对超高转速电主轴轴承内部的摩擦力矩进行研究,基于热弹性流体动力润滑理论,建立超高转速电主轴轴承内部摩擦力矩分析计算的理论模型,并对超高转速条件下主轴轴承内部摩擦力矩的性能进行系统分析.结果表明,转速和轴向预载荷是影响轴承内部摩擦力矩的主要因素,环境温度和润滑油的特性对摩擦力矩也有一定影响;在超高转速条件下,采用较小的内圈沟道曲率半径系数、设计15°的接触角和施加较小的轴向预载荷,并选用黏度较小的润滑油等,有利于减小电主轴轴承内部的摩擦力矩和发热现象,以延长使用寿命.     

圆柱滚子轴承滚子打滑机理研究

为研究圆柱滚子轴承在不同工况下的滚子打滑机理,基于ABAQUS/Explicit建立滚子与滚道柔性接触的有限元分析计算模型,以显式算法为基础对轴承进行全柔性多体动力学计算分析。通过提取轴承动力学计算结果中滚子中心节点速度变化历程,获得滚子相对滚道理想纯滚动的打滑率,研究内圈转速、径向载荷和过盈配合产生的压力等因素对滚子打滑率的影响规律。结果表明:内圈转速和径向载荷对滚子打滑率影响显著;随着径向载荷的增加和内圈转速的减小,可一定程度消除滚子打滑;在相同内圈转速和径向载荷下,增加内圈与轴的过盈配合产生的压力可降低滚子打滑率。     

机器人用薄壁角接触球轴承振动特性的试验研究

采用轴承动态性能试验机测试了机器人用薄壁角接触球轴承在不同转速、载荷作用下的振动情况,结果表明:轴承振动随转速及轴向载荷的增加而增加,当轴向载荷超过额定动载荷的十分之一并进一步增加时,振动值几乎保持不变;径向载荷超过轴向载荷2倍时,轴承振动显著上升;运转时间对轴承振动的影响不明显。     

不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明：在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。     

圆锥滚子轴承轴向载荷与预紧力矩的关系

研究圆锥滚子轴承在预紧状态下轴向载荷与预紧力矩及最小预紧力的关系.首先,对受载的圆锥滚子轴承的滚子进行受力分析,推导轴向载荷和滚子的内、外滚道,内圈挡边法向接触载荷的关系;其次,通过对滚动体的内、外滚道,内圈挡边的法向接触载荷与预紧力矩的分析,推导轴向载荷与预紧力矩的关系;并且,针对一对圆锥滚子轴承,讨论其轴向载荷与最小预紧力的关系.通过以上分析,最后得出圆锥滚子轴承在预紧状态下轴向载荷与预紧力矩的线性关系和最小预紧力的表达式.     

基于HyperMesh/LS-DYNA的航空发动机轴承内圈损伤仿真分析北大核心

基于UG建立轴承的实体模型,在HyperMesh/LS-DYNA中实现承受径向载荷、转速和摩擦力等条件的显式动力学仿真,并对损伤轴承与未损伤轴承的应力、位移、速度及加速度等动态特征进行分析。分析结果表明:轴承最大应力位置处于内圈滚道损伤表面,内圈损伤轴承应力比未损伤轴承大,且内圈损伤会影响滚子和内圈挡边的应力;内圈损伤时内圈与滚子节点在x,y方向的位移将增大,且随时间变化位移变化更剧烈;损伤轴承滚子节点速度幅值、最大加速度均大于未损伤轴承,且波动程度远大于未损伤轴承。     

热和离心位移对球轴承刚度影响的数值分析

针对高速角接触球轴承刚度影响因素多、精确预测困难的特点,基于拟静力学模型考虑了离心力、陀螺力矩、轴承套圈热变形和内套圈离心膨胀等多种因素影响,计算了轴承动态刚度,分析了工况和结构参数对轴承动态刚度的影响。分析结果表明:热和离心效应使轴承轴向刚减小,径向刚度增加,对轴承动刚度影响不容忽视;轴向和径向刚度随轴向载荷增加而增大,随径向载荷增加而减小;不考虑热和离心效应时轴向刚度随内沟曲率系数增加而明显减小,考虑热和离心效应时轴向刚度略有增加;轴向和径向刚度随外沟曲率系数增加而减小;转速和球径对轴承刚度影响较复杂,是转速和球径综合作用结果。     

用油胀法装拆磨头主轴滚动轴承的紧固套

我厂生产的MM52125A型龙门导轨磨床,有二只磨头。其中万能磨头主轴采用如图1所示的滚动轴承支承。径向载荷由D3182115型圆锥孔双列向心短圆柱滚子轴承2、6承受。轴向载荷由C268915型双列向心推力球轴承4承受,主轴转速为1200～2400转/分。这种布局形式对主轴回转精度和刚度是良好的。但这些滚动轴承的轴向定位,如用一般的螺纹紧固方式,则因紧固后很难保证轴承端面对主轴轴心线的垂直,从而影响了轴承的回转精度     

单列球面滚子轴承径向刚度计算方法

以单列球面滚子轴承为研究对象,采用基于数值离散的切片法,综合考虑了球面滚子结构参数、轴承内圈偏转以及弹流润滑效应的影响,建立了单列球面滚子轴承径向综合刚度的计算模型.利用Matlab编程,通过数值计算的方法,研究了滚子轮廓半径、内圈偏转角、轴承转速、径向外载荷、弹流润滑等因素对轴承径向刚度的影响规律.研究结果表明,单列球面滚子轴承的径向刚度随着径向外载荷、内圈偏转角的增大而增大,随着轴承转速、滚子轮廓半径的增大而减小.     

高速主轴离心膨胀及对轴承动态特性的影响

以高速主轴系统为对象,将主轴转子和轴承内圈分别等效为等截面梁和空心圆盘,计算离心力作用下主轴转子和轴承内圈的径向弹性变形,并分析主轴转子与轴承连接状态随转速升高的变化趋势。考虑旋转部件的离心膨胀变形,建立高速主轴轴承动力学模型并进行试验验证。在此基础上,研究离心效应对主轴轴承径向预紧状态的影响,揭示高速主轴轴承动态特性随转速的变化规律。研究结果表明,离心力引起的径向膨胀变形使滚动体与轴承内、外圈之间的接触角减小,接触力增加。主轴轴承的轴向刚度和径向刚度均随转速的升高而降低。轴承内圈的离心膨胀变形对轴承轴向刚度的影响可以忽略不计,而能在一定程度上提高轴承的径向刚度。     

NNF型双内圈圆柱滚子轴承合套工艺设计

如图1所示,NNF型双内圈圆柱滚子轴承采用一个带中挡边的外圈,两个双挡边内圈的分体结构形式,滚子由内圈挡边引导。外圈表面有两个止动槽,可以轴向定位,两侧装有接触式密封圈。两个内圈由内锁圈（紧固圈）联接固定在一起,     

高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示：内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

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。     

基于ADAMS的高速机车双列圆锥滚子轴承典型故障仿真分析

为研究故障状态下双列圆锥滚子轴承的动力学行为,通过三维建模软件实现轴承几何外形,在考虑单侧内圈剥离故障的情况下将几何模型导入多体动力学仿真软件ADAMS中,充分考虑各部件间的接触、激励、约束和载荷等条件进行动力学仿真。仿真结果与理论值的对比验证了该模型的有效性,通过分析轴承的动力学行为得出:内圈故障侧滚子经过故障时转速急剧下降,产生打滑现象;故障侧保持架也受到滚子冲击的影响,稳定性大大降低。