大型滚动轴承承载特性与滑差演变规律研究

以往打滑分析大多侧重对超高转速极轻载荷工况中的滚动轴承进行分析,此处重点针对相对转速较低而载荷较高的大型滚动轴承打滑机理进行研究。以风电轴承为例,构建了轴承承载特性与滑差分析理论模型,研究了径向游隙、滚子有效长度、滚子数对滚动轴承内部接触载荷分布的影响规律,结果表明径向游隙和滚子数对滚动轴承最大承载滚子接触载荷的影响相比滚子有效长度而言更为显著。在载荷分布特性研究的基础上,基于正交试验法系统研究了径向载荷、内圈转速、滚子直径、径向游隙、润滑油黏度等不同因素对轴承滑差演变的影响权重及其影响机理,研究发现各种滑差组合参数对轴承滑差生成与演变影响权重不同,其中径向载荷对滑差影响最为显著。     

一种四点角接触转盘轴承滚珠直径计算方法

游隙对转盘轴承的承载能力、回转灵敏性、寿命、振动特性等具有重要的影响,目前通行控制游隙的方法是在装配时选配合适尺寸的滚珠,通过多次装拆、选配直至测量轴向游隙达到要求,工作量大、效率低、精度差。文章提出一种基于光栅的四点角接触转盘轴承径向游隙测量方法,并根据此径向游隙和滚珠与滚道接触的几何学关系推导出一定游隙下滚珠直径的预测公式。该方法特别对于游隙控制精度要求较高的风电转盘轴承的装配具有重要意义。     

装配误差及交变温度对航天轴承套圈影响分析

以空间机械臂输出轴系的薄壁轴-角接触球轴承为研究对象,基于弹性力学组合筒理论建立了轴承内圈装配模型,详尽分析了带有形位误差的大尺寸薄壁轴承安装后和温度场下内圈变形量对径向游隙的影响。结果表明:在带有形位误差的装配中,轴线偏移侧接触面会产生较大的接触应力,随轴线偏移角增大,轴承径向刚度随之增加,并随着过盈量的改变而线性变化;在交变温度场中,角接触轴承径向游隙随环境温度的升高而减少,交变温度对径向游隙的改变比过盈量和形位误差量的影响大。     

压力机飞轮圆锥轴承装配游隙的确定

单列圆锥滚子轴承,采用“背对背”或“面对面”的方式成对安装时,机械设计手册和国际品牌厂家所推荐的轴向游隙值悬殊很大.如何根据压力机飞轮轴承使用要求,确定一个合理的轴向游隙,本文通过实践探索,总结了一套理论计算公式.依据该公式,可在确定轴承合理工作游隙值、安装径向游隙值的基础上,最终计算出符合实际的轴向游隙值.     

高速圆柱滚子轴承保持架动态性能影响因素分析

建立圆柱滚子轴承保持架的动力学模型,分析圆柱滚子轴承的外圈油沟尺寸、滚子倒角尺寸、径向游隙、引导间隙参数对保持架动力学特性的影响。结果表明:轴承外圈油沟尺寸过大或过小会使保持架转动的稳定性降低,使得保持架打滑率偏高、应力偏大;滚子倒角尺寸对保持架碰撞力影响较小,但合理的滚子倒角半径尺寸有利于轴承保持架运转得更加稳定,降低保持架打滑率;增大轴承径向游隙会使保持架打滑率和应力增大,加速保持架疲劳失效;不合理的引导间隙会使保持架运动稳定性大幅度降低,引导间隙过小导致保持架与引导面摩擦力过大,易发生磨损失效,而过大则会使保持架质心涡动范围增大,稳定性降低。     

机床主轴滚动轴承游隙组的选择计算

分析了机床主轴滚动轴承径向工作游隙的影响因素，在此基础上阐述了滚动轴承游隙组选择的计算方法。     

风电轴承测试系统设计

风电轴承包括风电机组的偏航轴承、变桨轴承、主轴承，属于风电机组的关键部件。风电轴承的出厂游隙、摩擦力矩、空载温升是影响其运行性能的重要指标。精确测量轴承的游隙、摩擦力矩、空载温升，可定量分析轴承设计制造的一致性，保证后续装机使用的可靠性；因此，设计一套专用的风电轴承功能测试系统，实现风电轴承的出厂游隙、摩擦力矩、空载温升的测试，可验证风电轴承的设计与制造的可靠性。     

降低窄带钢热轧机轴承消耗的措施

分析了窄带钢热轧机支撑辊、工作辊轴承损耗的原因，并对轴承游隙、精度、润滑与密封的选择提出了相应的对策。     

负游隙对四点接触转盘球轴承摩擦力矩影响研究

根据建立的摩擦力矩模型,分析了四点接触转盘球轴承的负游隙与摩擦力矩间的关系,并通过试验对理论分析结果进行了验证。研究结果表明:轴承的负游隙越小,轴承的摩擦力矩越大,并且增幅越来越大。拟合出了摩擦力矩与负游隙间的关系式,解决了实际应用中轴承负游隙难以测量的问题。     

特大型四列圆锥滚子轴承失效分析

针对国内某钢厂穿孔机用特大型四列圆锥滚子轴承出现异响、轴承失效的问题,对失效轴承进行了外观、金相组织、外形尺寸和硬度检查,判定轴承材料、表面硬度符合标准。分析认为裂纹为大挡边与滚子端面剧烈摩擦发热所致。尺寸变形因安装拆卸时对轴承的加热冷却措施不当所致。安装时中外圈的倾斜导致了轴承各列游隙不均,导致B列受力较大最终失效。指出多列轴承安装时需注意对各列游隙的控制。     

间隙比对燃油泵滑动轴承承载特性的影响分析

针对高负载、高转速工况下燃油齿轮泵的滑动轴承因油膜厚度较薄易发生磨损从而导致滑动轴承失效的问题,鉴于间隙比是滑动轴承最小油膜厚度的主要影响因素,以某型燃油泵用滑动轴承为研究对象,通过PumpLinx仿真分析不同间隙比下轴承最小油膜厚度、承载力、压力及温度分布情况等。分析某型燃油泵齿轮轴的挠性变形问题,进而在泵最低转速和最高转速两种工况下,分别分析滑动轴承间隙比与最小油膜厚度、承载力之间的关系,分析轴承温度及周向和径向压力的分布情况。结果表明：在相同的配合间隙比下,油膜厚度减小时,滑动轴承承载能力增加;间隙比减小时,轴承承载能力增加;转速提高时,轴承承载能力增加;无论压力分布还是温升情况,在齿轮轴和滑动轴承配合间隙比最小时情况最佳。     

三油楔固定瓦滑动轴承结构参数对刚性Jeffcott转子失稳转速的影响

以三油楔固定瓦滑动轴承支承刚性Jeffcott转子系统为研究对象,采用有限差分法,通过数值计算联立求解系统自由振动方程和Reynolds方程,研究了轴承的预负荷系数、宽径比和最小间隙比的变化对系统失稳转速的影响规律.根据研究得出了一系列关于轴承参数对系统失稳转速影响的规律性曲线.结果表明:随着轴承预负荷系数增大,系统失稳转速增大;随着轴承宽径比和最小间隙比的增大,系统失稳转速下降;说明可以通过增大轴承预负荷系数、减小宽径比和最小间隙比实现对系统稳定性的改善.     

Prediction of thermo-elastic behavior in a spindle–bearing system considering bearing surroundings

This paper presents a simulation method based on system dynamics to establish a comprehensive prediction model for the thermal and mechanical behavior of a spindle–bearing system in consideration of bearing surroundings such as assembly tolerance, geometric dimension, cooling conditions, operating conditions and thermal deformation. By introducing a lumped element into the system, not only mechanical properties but also thermal behaviors can be readily examined and predicted. The most important behavior in the spindle–bearing system is the bearing pressure, which determines the spindle characteristics and friction moment. In this study three different simplified assemblies are investigated. One is the bearing inner race–shaft subassembly that includes a negative assembly clearance, and another is the outer race–housing assembly that includes a positive assembly clearance. The third is the entire system that is composed of a rolling element bearing, an inner race–shaft subassembly and an outer race subassembly. The two subassemblies are coupled by rolling elements in which the frictional moment and heat generation vary with the assembly clearance and thermal deformation of the bearing surroundings. The new method can be applied to spindle cooling as well as the optimal thermal and mechanical design of the spindle–bearing system for various surrounding conditions. Furthermore, on the basis of the proposed model, the effect of steel and ceramic bearing materials on the thermo-elastic behavior of the spindle system was investigated.     

高速气浮静压轴承的结构设计

在分析一类高速气浮轴承工作原理的基础上,建立其轴径轴承的静态承载力模型,并据此分析出轴承间隙中气体流量、压强与节流孔孔径间的相互关系,以及在低速运转下受离心力作用的轴径中心运动轨迹.最后,通过模拟仿真并考虑实际工况给出了轴承间隙和节流孔孔径两个关键尺寸.此举为高速气浮轴承的国产化奠定了一个良好的基础.     

基于CFD的静压转台油膜特性分析与油腔设计

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。     

高压重载螺旋传动副流固耦合与间隙优化分析

梯形丝杠副正常工作时，丝杠与螺母接触表面变形使间隙油膜厚度和压力分布不均匀，进而对梯形丝杠副的工作状态、油膜润滑特性和承载能力产生一系列影响，因此采用流固耦合分析方法对油润滑梯形丝杠副进行仿真研究。分别建立了梯形丝杠副固体模型和丝杠螺母间隙油膜的流体模型，采用流固耦合仿真分析方法，考虑油膜承载时压力升高而导致梯形丝杠副结构变形这一现象，得到相同工况、不同间隙下，丝杠与螺母的应力和变形情况以及油膜厚度对其承载性能和刚度的影响。研究结果显示：高压重载工况下，梯形丝杠与螺母均满足材料的屈服强度要求；综合考虑梯形丝杠副间隙与油膜承载刚度和承载力的关系，其润滑与承载性能在间隙为0.15～0.20 mm时最佳。     

热轧层流辊道内冷辊回水结构的优化改进

针对某热轧厂1 580 mm生产线精轧出口层流辊道内冷辊频繁发生操作侧轴承失效问题,对其原因进行了分析,同时核算了内冷辊受热轴向膨胀后操作侧轴承侧向间隙。结果表明：操作侧轴承侧向间隙满足使用要求,轴承失效和辊筒受热膨胀无关;操作侧轴承失效的直接原因是轴套制造精度低导致骨架油封失效、内冷辊高速旋转“吸水”效应,使冷却回水进入轴承座内部,进一步造成润滑不良进而造成轴承失效。为此,对内冷辊回水结构进行了优化改进：在操作侧轴承座端盖和水套之间增加法兰,延长轴套及安装轴套的轴头,在轴头和轴套之间增加O型密封圈。改进后两年的使用周期内没有发生过轴承失效故障。     

Effect of the thermal contact resistance on thermal behaviour of the spindle radial bearings

Evaluation of effects the thermal resistance occurring at the bearing/spindle journal interface has on working clearance, temperature and power losses of the NN3018K radial bearing and on temperature of the B7018C angular bearing. Formulas determining the resistance value for the bearing mounted directly on the spindle and for a sheet of insulating material placed between the two components. A computational model of the bearing assembly. Analytically determined influence of insulating material on thermal behaviour of the bearings over a wide range of speeds up to the limit speed.