基于接触应力的圆柱滚子轴承疲劳寿命分析

首先介绍了圆柱滚子轴承疲劳寿命的经典理论计算方法.然后运用Hertz接触应力理论计算出圆柱滚子轴承的最大接触应力,结合三参数幂函数公式确立疲劳寿命曲线方程计算出轴承的疲劳寿命值.通过改变轴承滚子数目、径向力大小以及径向游隙等参数,将基于接触应力得到的疲劳寿命结果与经典理论结果进行比较,证明了该方法的合理性.并分析了在考虑离心力作用下高速圆柱滚子轴承疲劳寿命与转速之间的关系.     

凸轮滚子轴承疲劳寿命及滚子接触应力计算

根据凸轮作用在圆柱滚子轴承上的径向力计算了轴承的疲劳寿命;根据凸轮与轴承接触的运动关系计算了滚子轴承的极限转速;分析计算了圆柱滚子轴承的载荷分布,并根据得出的最大滚子载荷计算了轴承的内外圈与滚子的接触应力。结果表明,滚子轴承的极限转速在许用极限转速范围内;轴承外圈的疲劳寿命与滚子的寿命在一般的使用工况下均能达到设计使用要求;滚子与内外圈的最大接触应力在所选用材料的许用应力范围之内。     

考虑滚子位置变化的圆柱滚子轴承非线性刚度特性分析

以圆柱滚子轴承为研究对象,考虑轴承运转过程中滚子周向位置分布的周期性变化,对经典圆柱滚子轴承载荷分布理论进行改进,并对由此引起的轴承刚度时变特性进行分析,同时研究圆柱滚子轴承平均刚度及平均接触滚子数随径向力的非线性变化规律。为了对改进理论算法进行验证,采用有限元接触分析方法对圆柱滚子轴承刚度及滚子接触状态进行分析。研究结果表明,改进理论算法和有限元接触法均能准确预测轴承瞬时刚度的时变特性及平均刚度随径向力的非线性变化特性,同时证明轴承平均接触滚子数的改变是轴承刚度变化的根源。基于改进理论算法进而分析轴承初始径向游隙、径向力、滚子设计数量等关键参数对圆柱滚子轴承性能的定量影响规律。     

圆柱滚子早期疲劳原因分析及改进

通过对N203M轴承寿命试验样本的观察与分析,发现70%以上的滚子出现早期疲劳.从分析轴承使用中滚子所受载荷与变形的关系入手,找出滚子早期疲劳的原因,并追溯到产品设计的某些不足.提出了从设计到加工制造的综合改进措施.     

基于BP神经网络和有限元分析的深穴圆柱滚子的优化设计

针对直素线圆柱滚子轴承在工作中滚子端部出现应力集中,降低轴承接触疲劳寿命的问题,采用了深穴圆柱滚子。结构合理的深穴圆柱滚子轴承可以有效改善普通直素线滚子轴承受载后滚子两端的边缘应力集中现象。采用ABAQUS有限元分析软件对深穴圆柱滚子轴承进行了三维接触有限元分析,应用BP神经网络对滚子深穴结构进行了优化,优化后滚子两端部位的边缘应力集中明显减小,轴承的接触疲劳寿命和承载能力得到提高。     

圆锥滚子轴承滚子凸度的优化设计

圆锥滚子轴承的承载能力较大,广泛应用于重载的冶金、矿山等设备。圆锥滚子轴承中滚子的不同凸型及凸度量设计对滚子及套圈的应力分布以及弹性变形都有十分显著的影响,直接关系到滚动轴承的承载能力和疲劳寿命。文中利用有限元法(FEM),通过对圆锥滚子轴承不同凸型及凸度量的滚子设计时滚子母线与滚道接触区域的应力分布状况进行对比分析,得到了圆锥滚子的凸度设计最优方案,找出了轴承早期损坏的原因,优化结果表明,轴承的实际使用寿命提高了约93%,分析结果对提高该型轴承的寿命具有重要技术意义,也为圆锥滚子轴承设计提供一个新的方法。     

交叉滚子轴承的疲劳寿命分析

针对交叉滚子轴承的特点,建立了交叉滚子轴承寿命计算模型,研究了不同结构参数和载荷参数对轴承疲劳寿命的影响规律,总结出了提高轴承疲劳寿命的方法和措施,为交叉滚子轴承使用寿命的预测及结构设计提供了理论依据。     

高速薄壁圆柱滚子轴承拟静力学分析

考虑了薄壁套圈的结构变形,建立了高速薄壁圆柱滚子轴承拟静力学分析数学模型,采用BFGS数值计算方法,给出了其在不同工况下的滚子载荷分布情况和轴承疲劳寿命,并对套圈壁厚与轴承性能的关系进行了分析。结果表明:套圈柔性特性影响滚子的载荷分布,柔性套圈滚子受载区域比刚性套圈滚子受载区域要大,且柔性套圈的滚子最大接触载荷比刚性套圈的小,在一定工况下,柔性套圈有利于轴承疲劳寿命的提高。     

滚子凸度偏移对圆锥滚子轴承接触应力的影响北大核心

滚子的凸度偏移对圆锥滚子轴承的寿命有显著影响。通过有限元分析,讨论了圆锥滚子轴承在一定载荷条件下,滚子凸度中心分别向两端偏移时,滚子与轴承内外圈滚道的接触应力变化情况。结果表明:圆锥滚子凸度中心可向滚子大端偏移一定范围,若超出该范围,滚子两端会出现严重的应力差值,使轴承提前失效;且滚子的凸度中心不宜向滚子小端偏移。为提高轴承的接触疲劳寿命,需确定所允许滚子凸度偏移量。     

联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的承载能力分析

建立了在径向、轴向和倾覆力矩联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的力学模型,该模型考虑了转盘轴承的游隙参数。采用Newton-Raphson法对力学模型进行了数值求解。计算了转盘轴承的安全系数和疲劳寿命两个承载能力指标,分析了转盘轴承游隙变化对转盘轴承内部载荷分布、安全系数和疲劳寿命的影响规律。结果表明:转盘轴承游隙的变化对转盘轴承内部的载荷分布和承载能力有着显著的影响。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.24 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数下降了16%,疲劳寿命减小了26%。     

Optimization of partially crowned roller profiles for tapered roller bearings

The roller profile plays a key role in the overall performance of roller bearings. In traditional profile design for roller bearings, the roller profile was often analyzed in terms of the bearing performance, particularly the fatigue life. However, the bearing dynamic stiffness and fatigue life were seldom considered simultaneously in the design of Tapered roller bearings (TRBs). Among the available roller profiles, the partially crowned roller profile has been acknowledged as one of the best from the viewpoint of the bearing fatigue life and stiffness characteristics. This paper presented a design optimization for the partially crowned roller profile to improve the performance of TRBs. Two profile parameters of rollers employed for TRBs including the central flat length and crown radius were investigated. The optimal design parameters for the roller profile were obtained in consideration of both bearing fatigue life and stiffness. The proposed design approach was useful and applicable for further geometrical optimization, manufacturing, and engineering application of rolling bearings.     

四列圆锥滚子轴承偏斜角与其寿命的关系研究

以重型四列圆锥滚子轴承为研究对象,通过计算轴承在不同偏斜角状况下的疲劳寿命,分析了在偏斜角状况下,轴承疲劳寿命的变化趋势,总结出重型四列圆锥滚子轴承偏斜角对其疲劳寿命的影响,为长寿命重型轴承的设计提供了技术依据。     

RV减速器转臂轴承的优化设计

为延长RV减速器疲劳寿命,利用遗传算法对RV减速器转臂轴承进行了设计优化。设定基本额定动载荷为目标函数,以轴承节圆直径、滚子直径、滚子数量、滚子有效接触长度为设计变量,从几何、强度、润滑和摩擦方面给出约束,并对优化结果进行灵敏度分析。优化结果表明,优化设计方法可以有效提高RV减速器的疲劳寿命。     

A Fatigue Life Comparison of Two-Row Tapered Roller Bearings and Spherical Roller Bearings

Tests were run to compare the fatigue life of two-row tapered roller bearings to that of spherical roller bearings. Both bearing types had an outer diameter of 110 mm with the spherical roller bearing having a 22 percent larger dynamic radial load rating than the tapered roller bearings. All tests were run at 165 percent of the respective two-row dynamic radial load ratings. The results show that both the indirect mounting (double cup or outer ring) and the direct mounting (double cone or inner ring) tapered roller bearings gave significantly better fatigue lives than the spherical roller bearings. These results appear to contradict the present ISO 281 standard which assigns a 1.15 b_m rating factor to spherical roller bearings compared to a b_m rating factor of 1.10 for that of tapered roller bearings.     

滚针轴承接触分析

建立了两弹性体的弹性接触模型,推导出了滚针轴承的弹性趋近量计算公式,并分析了滚针轴承在滚针偏斜角不断增大的过程中,其接触应力和表面层Mises应力场的分布情况,并推出了滚针轴承疲劳寿命降低20%时滚子的临界偏斜角公式。结果表明,当滚针偏斜角为0.04°时,滚针轴承端部开始出现局部严重磨损;当滚针偏斜角为0.07°时,滚针会发生断裂;并且随着偏斜角的增大,滚针轴承寿命会显著下降。     

径向力和弯矩联合作用下滚子轴承的刚度计算

滚子轴承在径向力和弯矩联合作用下的承载情况极为复杂，其刚度计算也更为困难。为了建立我国航空发动机滚子轴承的寿命评价体系，在考虑弹性流体动力润滑状态的情况下，提出了航空发动机高速滚子轴承的一种实用刚度分析方法，利用该分析方法对某航空发动机主轴承在复杂载荷作用下的刚度特性进行了分析。实例计算验证了理论分析的正确性。     

考虑三维运动和相对滑动的滚动球轴承局部表面损伤动力学建模研究

滚动体通过局部表面损伤时轴承的运动参数及动力学响应是轴承疲劳损伤分析和故障诊断的有效输入和重要依据。基于GUPTA轴承模型构建具有局部表面损伤的滚动球轴承的完整动力学模型。该模型中每个轴承元件(滚球、内圈及外圈)具有6个自由度,并且考虑了元件之间的相对滑动和润滑牵引特性。在对局部表面损伤进行建模时,完整考虑了损伤出现后由于材料缺失而引入的额外间隙,以及损伤对赫兹接触刚度及接触载荷作用方向的影响。研究滚球在通过局部表面损伤时轴承的加速度与滚球/损伤之间冲击力的对应关系,以及轴承转速和损伤宽度对轴承振动响应的影响规律。仿真结果表明,由于考虑了相对滑动和滚球/损伤之间冲击力的影响,本模型能够对具有局部表面损伤的球轴承进行更为合理的动力学特性分析,可为滚动球轴承的疲劳损伤分析和故障定量诊断提供一定的理论依据。     

空心圆柱滚子与滚道接触应力及位移分析

根据接触力学理论，用有限元方法对空心滚子轴承受载后的应力、位移和接触等情况进行了全面分析，结果表明，设计合理的空心滚子可以降低轴承的等效应力，然而，降低应力的效果与轴承所受载荷的大小有关；空心滚子轴承与实心滚子轴承同样不可避免地存在等效应力的“边缘效应”，因而，有必要通过其他设计方法来避免或降低这种等效应力的“边缘效应”，进一步提高轴承的承载能力和疲劳寿命。