高速滚动轴承的动力学分析

在高速轻载的工况条件下，打滑引起的接触表面损坏（如打滑切伤或擦伤）已成为高速滚动轴承的主要失效原因。本文根据牛顿运动定律，建立了滚动轴承动力学模型，分析了轴承元件间的相互作用和滚动轴承的有关动力学特性。利用本文所编制的软件，对滚子的公转和自转转速及保持架转速进行了动态模拟，分析了滚子和保持架的打滑，得到了与实际相符的结果     

高速滚子轴承的拟动态分析计算

本文建立了高速滚子轴承的拟动态分析计算模型和方法，研究了浪子凸度、滚子倾斜及滚子歪斜等因素对高速滚子轴承工作性能的影响。采用分片计算法确定滚子上载荷分布规律，用数值稳定性好的ＢＦＧＳ变尺度法求解非线性方程组。通过对某航空发动机转子的圆柱滚子轴承进行分析计算，证实了本文方法的实用性。     

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。     

高速圆柱滚子轴承动力学及运动仿真

在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承瞬态动力学方程,利用Newton-Raphson和Runge-Kutta算法对其数值求解,并利用求解结果在Pro/E Mechanism中实现对滚动轴承的运动仿真。     

航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真

在轴承动力学分析基础上,考虑保持架的柔性特性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立了航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学方程,利用ADAMS系统开发了圆柱滚子轴承刚柔耦合动力学仿真软件,并对保持架动态性能进行仿真,着重对轴承工况和结构参数与保持架动态特性的关系进行了研究。仿真结果表明:振动应力引起的疲劳失效多发生在保持架梁处;高速轻载工况下保持架易产生较大的打滑;径向游隙适当增大有利于降低打滑率;兜孔间隙与引导间隙比值大于1后保持架运动平稳性明显变差。最后,试验验证表明,柔性保持架动力学模型所得结果比刚性模型所得结果更接近试验结果。     

高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析

高速圆柱滚子轴承的动态性能直接关系到其配套主机的工作性能和可靠性,研究轴承零件间相互作用力是对其进行瞬态动力学分析和计算机仿真的基础。在研究滚动轴承内部各元件相互运动和相互作用关系的基础上,利用滚动轴承摩擦学、弹性流体力学、润滑理论以及轴承动力学等理论,对高速圆柱滚子轴承零件的相互作用力动态特性进行了瞬态动力学解析。     

滚道表面粗糙度对高速圆柱滚子轴承弹流的影响

建立了基于表面粗糙度的高速圆柱滚子轴承热弹流分析模型，分析了轴承滚道表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流的影响，结果表明：轴承滚道表面粗糙度、表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响；选择合理的轴承滚道表面粗糙度幅值、波长及纹理方向，可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。     

基于热-应力耦合的高速圆柱滚子轴承凸度值分析

考虑到圆柱滚子轴承在运转过程中温升对轴承性能的影响,基于滚动轴承动力学理论、摩擦学原理和热分析理论,利用ANSYS建立了圆柱滚子轴承热-应力耦合有限元分析模型,分析了对数修形滚子的凸度值对轴承温升和接触应力的影响以及径向载荷和转速对最优凸度值的影响。结果表明:滚子最高温度随凸度值增大而增大,最大接触应力随凸度值的增大先减小后增大;考虑耦合时轴承零件的接触应力大于未考虑耦合时的接触应力;考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷和转速的增大而增大,未考虑耦合时滚子最优凸度值随径向载荷增大而增大,但不随转速增大而变化。     

降低圆锥滚子轴承摩擦力矩的方法

分析了圆锥滚子轴承摩擦力矩的产生原因，指出：在不改变其设计结构，不减小轴承额定载荷的前提下，通过加大内滚道、外滚道和滚子的凸度，合理选择凸度形状，有效控制滚子球基面半径的散差和挡边角度，降低挡边和球基面的粗糙度，可大幅度降低圆锥滚子轴承的摩擦力矩。     

考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。