滚动轴承动力学仿真与分析

为研究滚动轴承的动态特性和振动特性,在ANSYS/LS-DYNA中建立了滚动轴承有限元模型,对外圈固定,内圈施加压力和转速,实现了滚动轴承的显式动力学仿真,得到了滚动轴承的应力分布和动态响应。仿真结果表明,滚动轴承最大应力出现在滚动体与内圈和外圈接触处,滚动体的最大线速度和最小线速度分别出现在滚动体与内圈和外圈接触点上,滚动体受到的应力最大,保持架的应力变化最为剧烈。     

基于ANSYS/LS-DYNA的保持架动力学分析

保持架失效是滚动轴承常见故障之一。为研究保持架的动态特性,使用拟动力学方法建立滚动轴承平衡方程组,Newton-Raphson方法求解方程组得到滚动体的转速;在ANSYS/LS-DYNA中建立滚动体/保持架有限元模型,施加转速和约束条件并进行动力学仿真,得到保持架的应力分布和动态响应,分析了径向游隙、兜孔游隙对保持架动态特性的影响。     

深沟球轴承动态接触特性有限元仿真分析

利用LS-DYNA建立了适用于行星减速机构中支撑行星轮的深沟球轴承的多体动态接触有限元模型,基于显式动力学有限元法,综合考虑了轴承外圈运转速度,径向载荷和行星架运转速度的影响,对轴承滚动体在不同工作条件下的动态接触特性(位移、速度、应力及接触力)等进行了仿真分析,得出了轴承的动态接触响应。研究表明,轴承中滚动体在运转过程中存在着公转与自转运动,与外圈和内圈接触时出现最大线速度和最小线速度。最大应力发生在与内外圈接触时,且最大应力受转速影响小,将赫兹解与仿真解进行比较,说明了分析的可行性。滚动体与保持架的接触力波动最大,数值最小;与内外圈接触力波动小,数值与径向载荷基本相同。     

滚动轴承表面损伤建模与冲击力的定量计算

以刚体动力学碰撞理论为基础,结合滚动轴承运动学特性,对滚动体通过局部损伤的冲击力进行了分析和计算.首先,计算出一定径向载荷作用下滚动轴承各滚动体所承受的接触载荷;其次,基于滚动轴承的运动学特性对滚动体进入局部损伤后所承受的力矩、速度和加速度等特性进行了分析;然后,基于碰撞过程动量定理计算出滚动体通过局部损伤所产生的冲击力;最后,通过算例表明该冲击力与接触载荷、轴承转速及局部损伤尺寸等参数均成正比关系,说明了该计算模型的有效性.     

角接触球轴承中心位移与轴承反力关系研究

采用2个自由度"准刚体模型",在轴承中心轴向位移和径向位移已知的条件下,用力法求解出滚动体与轴承内外圈之间的接触力,进而求出轴承的径向反力、轴向反力与反力矩。讨论了滚动体离心力、陀螺力矩以及滚动体位置对滚动轴承中心位移与轴承反力关系的影响。计算结果表明:轴承中心轴向位移、径向位移增加导致轴承径向、轴向反力显著增加,轴承可视为非线性硬弹簧;滚动体离心力和陀螺力矩作用,使得轴承的径向反力和轴向反力减小,内外圈接触角变化;滚动体位置变化使得轴承径向反力与轴承反力距的变化幅度最大可达1.92%。     

角接触球轴承的预加载荷及其应用

l预力。载荷的机理及方法滚动轴承在较大间隙的情况下工作时,会使载荷集中作用于处于受力方向的一个滚动体上,使这个滚动体和内外圈沟道接触处产生很大的集中应力,从而使轴承的寿命缩短,刚度降低;同时,当轴承有较大的径向间隙时,还会使主轴轴心发生漂移,影响机床加工精度,并容易产生振动。当滚动轴承正好调整到零间隙时,滚动体的受力状况要均匀得多。当把轴承调整到不仅间隙完全消除,而且产生一定过盈量（或称负间隙）,即进行所谓预紧时,由于滚动体和内外圈沟道接触处发生了一定的弹性变形,它们间的接触面积加大,各个滚动体…     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析

为研究带有早期微弱故障的滚动轴承运转及振动特点,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了滚动轴承常见的外圈裂纹故障有限元模型。该模型以显式算法为基础,单元采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,成功地对滚动轴承外圈裂纹故障进行了仿真分析。仿真结果表明:在轴承转速和径向载荷一定的条件下,带有裂纹故障的轴承外圈的等效应力要明显高于没有故障的轴承内圈、保持架及滚动体的等效应力;轴承外圈滚道不同位置节点的振动响应均能体现故障特征频率,但幅值略有差别;速度及加速度响应在经过FFT变换后能部分找到故障特征频率。仿真结果对轴承故障检测能起到一定的指导作用。     

游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响

基于滚动轴承动力学、Hertz弹性接触理论和轴承宏观几何学,建立了滚动轴承的分析模型。分析游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响。分析结果表明:随着径向游隙的减小,轴承的接触分布范围角增大;随着径向载荷的减小,轴承接触分布范围角减小;当轴承出现负游隙时,轴承内、外圈相对变形量较小,但轴承中滚动体的平均载荷增加,会导致轴承寿命降低。     

7003A轴承动态特性仿真分析

为实现滚动轴承的动力学仿真,以7003A轴承为例,用UG软件建立滚动轴承的实体模型,在ANSYS/LS-DYNA软件中生成有限元模型,设外圈、内圈和滚动体为弹性体,对外圈固定,内圈施加一定转速,内圈内表面下半部施加均布压力,分析了滚动轴承在运转过程中的接触应力、转速及振动的变化规律.该研究为轴承振动响应预测提供了一条新的研究途径.