模切刀架轴承的轴向预紧力优化研究

针对模切刀架的轴承轴向预紧力不合理会导致装配时反复拆卸的问题,对模切刀架上刀辊轴承的轴向预紧力进行了研究.对模切刀架刀辊结构和轴承预紧的优化方法及其不足之处进行了总结;利用上刀辊轴承的配合过盈量与轴向预紧力的关系,分别对最小过盈状态和最大过盈状态下的极限轴向预紧力建立了数学模型;提出了一种基于有限元技术的模切刀架轴承轴...     

面向弧形框架式导引头伺服机构的摩擦力矩测量系统及精密装配工艺

为了在装配过程中实现对弧形框架式导引头伺服机构摩擦力矩及其不均匀性的实时监控,并对影响其摩擦力矩的主要因素(预紧力和间隙)进行在线调整,搭建了一套面向精密装配的摩擦力矩测量系统。该系统基于电测法的测量原理,采用水平立式结构设计,可适用于弧形框架类伺服机构摩擦力矩的测量。在精密装调过程中,通过实时监测驱动力矩,调整装配参数,从而达到控制产品性能的作用;对弧形框架偏心力矩的影响进行了分析及试验验证,消除了偏心力矩对测量的干扰;对偏心滚轮装配预紧力与摩擦力矩关系进行了试验验证,明确了偏心滚轮组件预紧力的数值范围;解决了自动跑合工艺问题,对减小摩擦力矩波动及不均匀性具有重要意义。基于研制的摩擦力矩测量系统对弧形框架式导引头伺服机构的装配工艺进行优化,将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定量方法。     

基于ABAQUS的轴承过盈配合接触应力分析

航空发动机主轴轴承内圈一般采用过盈配合的安装形式,通过一定的过盈量防止轴承内圈与轴发生相对转动,并对轴承内圈定位。建立了基于ABAQUS软件的轴承内圈过盈接触问题的仿真分析方法,使用该方法分析了某型航空发动机低压转子推力球轴承的内圈过盈配合接触应力,分析了该轴承内圈在装配压紧时发生转动的根本原因。建立的过盈配合接触应力分析方法可为航空发动机主轴轴承过盈配合的设计和校核计算提供理论依据。     

直驱风力发电机主轴承失效原因分析及改进措施

针对某直驱风力发电机用大锥角双列圆锥滚子轴承使用过程中出现过早失效的问题，分析了该轴承的工作特点，并将失效轴承与正常轴承进行对比，得到其失效主要原因为压盖刚性不足导致压盖压紧力较小以及轴承负游隙值较小，进而使轴承运行过程中预紧力消失。提出以下改进措施：为提高压盖预紧力，替换轴承压盖；为增大轴承负游隙值，磨削轴承内隔圈以及增大轴承内圈与轴的过盈量。改进后轴承装机运行过程中未出现异常，满足风机运行工况要求。     

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。     

基于ANSYS的电主轴轴承预紧与过盈配合分析

运用有限元分析软件ANSYS对高速主轴进行了热-结构耦合分析。主轴热-结构耦合分析的有关边界条件数据来源于实际工况测试,分析得出主轴的热分布图、热变形图、轴承内外圈热应变分布,由这些分析结果验证了轴承预紧力和装配过盈量的合理性,热变形过大则适当改变预紧力和装配过盈量,从而改变热结构耦合分析的边界条件进而改变热结构耦合分析的结果,由结果数据比较得出最佳预紧力和装配过盈量。     

减缓空间机械臂热预紧力的研究

通过研究隔套材料热学特性对空间机械臂热预紧力的影响,为空间机械臂热预紧力建模和解决交变温度可能诱发的失效提供理论指导。以空间机械臂中的主轴-轴承系统为研究对象,构建空间机械臂热预紧力预测模型,提出一种选取最佳隔套材料来减缓或消除空间机械臂热预紧力的方法。在不改变主轴-轴承系统结构的基础上,基于变形协调关系,依据隔套材料热学特性对热预紧力的影响规律,研究不同热膨胀系数的隔套对空间机械臂热预紧力的减缓效果。研究结果表明:施加于轴承上的轴向力增加,经轴承配合处摩擦力截留之后,预紧力依然增加;交变温度升高,航天轴承上的预紧力增加但内圈过盈量降低,与此同时分析了空间机械臂潜在失效模式。进一步研究发现:当热膨胀系数小于7×10–6 m/℃时,热膨胀系数增加,热预紧力随交变温度的变化率减小;当热膨胀系数大于8×10–6 m/℃时,热膨胀系数增加,热预紧力随交变温度的变化率增大。隔套材料热膨胀系数在7.6×10–6~7.7×10–6 m/℃之间时,交变温度引起的热预紧力被大幅度减缓或消除。     

RV减速器曲柄支承轴承和转臂轴承受力的变化规律研究

针对RV减速器受力复杂问题,采用Romax建立整体RV减速器仿真模型,研究了工况参数、减速器结构参数、轴承结构参数、轴承安装参数对减速器曲柄支承轴承和转臂轴承受力状态的影响规律。针对某型号RV减速器的研究结果表明：随着输入轴功率增大,轴承受力呈线性增大;随着输入轴转速增大,轴承受力呈反比例减小;减小行星轮传动比、摆线轮齿数和增加曲柄轴数量可以有效降低曲柄支承轴承和转臂轴承受力;增加滚子数量和滚子长度对曲柄支承轴承和转臂轴承受力影响很小,但能够显著降低其最大滚道接触应力;当预紧力为1 500 N时,曲柄支承轴承和转臂轴承受力均达到最小值;存在一个轴承寿命最长的最佳配合过盈量。     

两段预紧的端齿连接转子轴向预紧力的确定

现代涡桨,轴发动机多采用前、后两段分别轴向预紧的端齿连接转子,确定其预紧力的大小是一个极为重要而又非常困难的问题,在已知转子工作时各种载荷引起的轴向松弛力和压紧力的前提下,本文作者曾提出过一个综合考虑紧度裕度,强度裕度、装配关系等多因素的轴向预紧力确定准则。     

装配应力对油膜轴承衬套受力的影响

运行过程中所受的力场是影响油膜轴承衬套运行可靠性的重要因素。为了提高油膜轴承衬套运行可靠性,分析装配应力对油膜轴承衬套受力的影响。计算衬套和轴承座过盈配合时衬套所受的装配应力、油膜轴承运行过程中油膜对衬套的摩擦力和油膜压力,并运用有限元软件对衬套进行多力加载模拟,获得衬套在多力作用下的应力、应变分布,并与有无装配应力和摩擦力的模拟结果进行对比。结果表明:油膜对衬套的摩擦力对衬套的影响比较小,可以忽略;而油膜轴承衬套在初始情况下的装配应力改变了衬套承载区应力和应变的大小和变化规律,设计油膜轴承衬套时要考虑装配应力的影响,以提高其运行可靠性。     

轴承预紧力和跨距对主轴动态特性的影响

基于ABAQUS采用有限元分析法分析了主轴动态特性,主要研究了轴承预紧力和支撑跨距对主轴动态特性的影响,在同时考虑轴向预紧和主轴自重对轴承刚度的影响的情况下,计算得到不同预紧力和过盈配合下组配轴承的径向刚度,拟合了固有频率随轴承预紧力和支撑跨距变化的经验公式。结果表明:轴承预紧力相比过盈量对组配轴承刚度的影响更为明显。主轴系统的固有频率随轴承预紧力的增加而增大,相同的刚度下,轴承支承跨距的增加系统固有频率随之增大。     

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。     

基于双尺度调控的电主轴轴承预紧力优化方法

为研究复杂工况条件下运行激励引起高速电主轴轴承动力学变化对轴承预紧力的影响过程,建立了一种适用于全功能高变速域的高速电主轴角接触轴承预紧力、速度和疲劳寿命耦合优化模型.提出基于轴承疲劳寿命尺度和可靠性度尺度综合控制的轴承预紧力优化方法,构建考虑滚动体滑动、自旋转、陀螺运动的轴承动力学分析方法,研究轴承预紧力与轴承运行状态的动态定量映射关系,以高速电主轴运行过程中轴承疲劳寿命为优化目标,通过可靠性影响因子和疲劳寿命影响因子的双尺度调控,实现轴承预紧力动态优化分析.分析表明:速度激励条件下可通过预紧力动态优化来实现轴承动力学特性动态控制,采用疲劳寿命尺度和可靠度尺度综合调控,可实现轴承预紧力动态定量优化.     

基于双尺度调控的电主轴轴承预紧力优化方法

为研究复杂工况条件下运行激励引起高速电主轴轴承动力学变化对轴承预紧力的影响过程,建立了一种适用于全功能高变速域的高速电主轴角接触轴承预紧力、速度和疲劳寿命耦合优化模型.提出基于轴承疲劳寿命尺度和可靠性度尺度综合控制的轴承预紧力优化方法,构建考虑滚动体滑动、自旋转、陀螺运动的轴承动力学分析方法,研究轴承预紧力与轴承运行状态的动态定量映射关系,以高速电主轴运行过程中轴承疲劳寿命为优化目标,通过可靠性影响因子和疲劳寿命影响因子的双尺度调控,实现轴承预紧力动态优化分析.分析表明:速度激励条件下可通过预紧力动态优化来实现轴承动力学特性动态控制,采用疲劳寿命尺度和可靠度尺度综合调控,可实现轴承预紧力动态定量优化.     

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。     

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。     

非线性弹性材料在多层圆柱结构中接触预紧作用的模拟

利用非线性弹性材料对多层圆柱结构进行接触预紧，涉及到几何非线性和材料非线性以及接触面上摩擦力的影响。当材料间刚度差别较大时，刚度低的材料呈现大变形特征，加大了几何非线性的程度。结构内部预紧力的大小和分布与结构的整体刚度、结合部位的局部刚度、过盈配合程度、接触面积等因素有关。本文对以橡胶作为预紧垫层的双层金属柱体的预紧过程进行了力学实验和数值模拟。预紧后的模型受中心集中力的作用，以得到橡胶垫层在复杂载荷作用下的状况。在数值模拟模型中，接触面采用直接约束模型，摩擦力的模拟选用库仑摩擦模型，预紧力的施加与力学实验模型相同，利用两个金属半圆环逐步压紧橡胶材料。数值模拟结果和实验数据吻合较好，表明结构非线性大变形接触预紧模拟的数值模型是合理的。     

精密角接触球轴承综合参数测量仪

结合惯性导航测试设备精密轴系的技术要求,研发了滚动轴承综合参数测试仪。该测试仪能检测轴承回转过程中的摩擦力矩、轴承刚度及几何精度,并能以图表或曲线的形式给出摩擦力矩与轴系预紧载荷、预紧载荷与轴承轴向位移等的关系。该系统集成了压力、位移、力矩等类型的传感器,在虚拟仪器平台上设计硬件控制、测量系统和软件,具有可扩展性好,成本低等特点。该系统将装配中难以控制的最佳预紧力转换为对轴承隔套高度差的控制问题,较好地解决了轴系装配过程中的最佳预紧问题并保证了轴系具有平稳的摩擦力矩。测量轴系的摩擦力矩特性显示,在8r/min转速下,运行平稳后的转动摩擦力矩为(0.62±0.16)Nm。该实验数据为控制转台的低速率运动和建立准确的补偿干扰力矩模型提供了理论依据。     

一种模拟关节轴承装配的弹性模具设计

关节轴承与轴、轴承基座孔之间一般采用过盈连接的方式,轴承内外圈在不同的安装过盈量下受压发生不同程度的弹性变形,直接影响轴承的摩擦力矩。基于液压胀形原理设计了一套用于模拟轴承过盈装配的弹性模具,可以模拟轴承内外圈与不同尺寸的轴颈与基座孔之间的装配工况。通过有限元软件对弹性模具腔形受压变形进行分析,得出影响腔形受压变形的主要因素,并确定了最佳的腔形设计尺寸。建立轴承与座孔及轴颈的过盈装配模型,分析计算轴承径向位移变化规律,建立了弹性模具腔内作用压力与轴承真实装配过盈量之间的换算关系。     

航天伺服电位计压装工艺技术研究

由于航天伺服机构结构紧凑,结构定制化特点鲜明,壳体多为异形,装配操作困难,电位计的装配过程易产生不可检测的质量问题,导致电位计失效.该文通过对伺服机构产品故障进行工艺分析,提出有效的电位计安装工装,并对电位计销子与联轴器过盈压装进行有限元仿真分析和试验验证,得到了压装力和过盈量的工艺指导范围.研究成果对伺服机构盲装工艺...