Fluid Flow Analysis for Friction Torque around Rolling Element in Ball Bearings

Ball bearings (e.g., deep-groove, angular-contact, and roller bearings) support loads in a rotor system and provide lubrication between the shaft and housing. The deep-groove ball bearings used in a turbopump do not differ significantly from angular-contact ball bearings or the bearings found in other applications. Deep-groove ball bearings consist of rolling elements, an inner raceway, an outer raceway, and a retainer to guide the rolling elements. In ball bearings, the resistive (churning or drag) forces and torques acting on the rolling elements and raceways are affected by the fluid flow rate and direction, as well as the rotational speed. These churning and drag forces and torques affect the internal dissipation or power losses into the bearing, which become very significant for high-speed applications. This study numerically investigated the characteristics of the flow conditions for deep-groove ball bearings, with a particular focus on the friction distribution on the rolling elements. A simple analytical model of the fluid flow inside a ball bearing was developed using a computational analysis, and the flow characteristics at high rotational speeds are presented.     

基于滚动蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法

基于滚动接触蠕滑理论将球轴承滚动体与滚道的接触问题分解为法向赫兹接触子问题和切向粘滑子问题,提出了基于滚动接触蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法,揭示了球轴承滚动体相对内外滚道的滚滑粘着运动特性,解决了球轴承滚动体运动姿态难以确定的问题,为固体润滑/干接触条件下球轴承摩擦力矩的准确计算提供了理论依据。在轴向载荷作用下对采用PTFE保持架全陶瓷Si₃N₄/GCr15/不锈钢球轴承进行摩擦力矩试验,试验结果与计算结果对比表明,球轴承蠕滑分析模型能够得到比较准确的摩擦力矩计算结果,比不考虑滚动接触区粘滑效应的切片离散化模型更准确。     

高精度低摩擦陶瓷球滚动轴承

本文介绍了新开发研制的高精度混合陶瓷轴承的材料性能、精度等级和低启动力矩等特性,加工的陶瓷球精度可以达到G3以上,表面粗糙度可以控制在5nm以下,批量生产混合陶瓷轴承精度可以达到P4级以上。实验表明轴承启动力矩小,无润滑状态下启动力矩比相同类型的钢制轴承小一个数量级以上。轴承极限转速高,脂润滑条件下轴承最高极限转速可达6.7万转,轴承使用寿命是同规格钢球轴承的约3～4倍。轴承精度已经达到国外同类产品的精度水平,但成本只有进口陶瓷轴承的～1/2。     

球轴承磨擦力矩的分析计算

轴承摩擦力矩是指各种摩擦因素对轴承旋转构成的阻力矩,是轴承的一个重要性能参数,在轴承设计时经常作为优化目标之一加以考虑。由于影响轴承摩擦的因素较多,使其具有随机性和复杂性,即使同一轴承在同一条件下,摩擦力矩也不是一个固定值,都有一定的波动,有时力矩的波动还很大。因此,只有深入了解轴承产生摩擦的机理,才能更准确地分析计算摩擦力矩,以便改进轴承的结构设计和使用方法,达到减小轴承摩擦的目的。1　一般计算方法目前使用较多的摩擦力矩计算方法只考虑了载荷引起的摩擦和润滑剂引起的粘性摩擦两部分,可按下式计算:M=M0+M1式中…     

滚动轴承摩擦力矩的计算分析

对SKF最新推出的滚动轴承摩擦力矩计算模型及其影响因素进行了分析,并结合算例对SKF推出的滚动轴承摩擦力矩的计算模型和一般计算方法进行了对比,重点探讨了载荷和转速对滚动轴承摩擦力矩的影响.结果表明,在高速和低载时,SKF推出的滚动轴承摩擦力矩计算模型得出的结果更为准确,在低转速和高载荷时,两者差别不大.     

四点接触球轴承摩擦力矩特性分析

介绍了2种四点接触球轴承的摩擦力矩理论计算模型,采用不同模型计算同型号的轴承,对比分析可知,造成计算值差异的关键因素在于是否考虑轴承内部的几何结构参数。在考虑几何结构参数的计算模型中,影响最突出的是轴承实际接触角。还分析了加工精度对四点接触球轴承的实际接触角及其摩擦力矩的影响,并通过试验进行了验证。     

滚动轴承和滚珠丝扛中润滑油脂的外溅性

滚动轴承或直线运动轴承中的润滑油脂,可能飞溅出颗粒,粘附在液晶制品或硬盘上,导致设备失效。所以,这种设备轴承所使用的润滑油脂尽可能降低飞溅性。但低飞溅性的润滑油脂可能带来耐磨性、噪声、阻力矩等问题。因此,我们需要一种油脂,它既具有低飞溅性,又有较高的性能和使用寿命。为了开发低飞溅性的油脂,作者研究了油脂成分和飞溅性的关系。一些数据下面会提到。飞溅颗粒的多少和基油成分有很大关系,例如,润滑油脂基油是矿物油或合成碳化氢油,它们极性低,飞溅颗粒少;相反,如果是酯油,它的极性高,飞溅性也高。飞溅颗粒的多少也取决于增稠剂的类型和含量,例如浓的润滑油脂的飞溅数量少。作者证实了飞溅出来的颗粒不仅有基油颗粒,而且有细小的油脂颗粒,油脂颗粒的直径范围在０．１１ 到０．２μｍ 。     

滚动轴承产生摩擦—磨损条件的分析

造成机械零件可靠性降低的原因很多 ,接触表面的磨损是其中之一。在相对位移微小的情况下 ,接触体的摩擦 -磨损腐蚀 -机械断裂过程应属于磨损。在损伤区段伴随有研磨及疲劳 -腐蚀断裂的硬化过程 ,轴承的配合部位就会产生摩擦 -磨损。轴承滚道上的摩擦 -磨损痕迹确实降低了它们的接触寿命及承载能力 ,加大了冲击载荷 ,导致起动力增加甚至卡死。避免配合面产生摩擦 -磨损的合理办法是正确选择轴承外圈的配合 ;选用弹性模量较小的金属及聚合物材料作为间隔层 ;选择配合面硬化趋势较弱的金属 ;强化金属接触面以提高其硬度等。众所周知 ,滚动轴承…     

角接触球轴承摩擦力矩波动性分析

针对低摩擦力矩角接触球轴承,利用能量守恒定律,研究角接触球轴承零件工作表面的波纹度对轴承摩擦力矩波动性的影响,从理论上对角接触球轴承零件工作接触表面的波纹度幅值、谐波阶次与轴承摩擦力矩波动性的关系进行分析,给出影响角接触球轴承摩擦力矩波动性的内、外滚道和钢球工作表面的主要波纹度谐波阶次和相应的激振频率,并试验验证.研究...     

球轴承摩擦力矩的研究现状与发展

从球轴承摩擦力矩的理论研究与试验研究两个方面综述了球轴承摩擦力矩的国内、外研究现状及取得的成果,详细介绍了球轴承摩擦力矩理论计算发展过程,以及轴承工作表面质量、润滑剂、工况和轴承结构参数对轴承摩擦力矩大小和波动性的影响.并针对目前球轴承摩擦力矩研究存在的问题,提出了未来球轴承摩擦力矩研究方向.     

滚动轴承式回转支承装置摩擦阻力矩计算的探讨

根据不同结构形式的滚动轴承式回转支承滚子的受力特点,分析了引起摩擦阻力矩的回转支承滚子正压力的计算,并提出了《起重机设计手册》所给出的摩擦阻力矩计算公式在三排滚柱式回转支承上的应用方法。     

A New Form of Rolling Contact Damage in Grease-Lubricated,Deep-Groove Ball Bearings

A new form of rolling contact damage was discovered in the fatigue tests of series 6206 deep groove ball bearings under pure radial load with grease lubrication. The appearance of the damage reveals a few cracks at right angles to the rolling direction of the ball, along with the formation of a dent about 20 μ m deep in the raceway surface. This is found to occur only on the stationary outer ring raceway and the ball surface and is distributed widely within the load zone. Furthermore, under the raceway surface several cracks propagating into the substrate at an angle of about 60-80 degrees relative to the raceway surface are observed not only under the damage site but also in other nearby locations. Only the cracks at the damage position open up to the surface. The grease used for the test contained a lithium complex thickener with mineral oil as the base oil with a kinematic viscosity of 141 mm²/s at 40°C. On the test bearings two pure radial load levels of 9.14 and 12.13 kN were applied. In order to prevent the occurrence of seizure at each load, the speed of the inner ring of the test bearing was maintained at 1800-2500 min^{? 1} and 600-800 min^{? 1}, respectively, to keep the outer ring circumference temperature below 65°C. It is suggested that the damage is caused by metal-to-metal contacts due to lubricant starvation under grease lubrication and to a decrease in oil film thickness due to local increases in temperature.     

硅油润滑球轴承真空环境下的摩擦性能与密封研究

分析硅油润滑球轴承的润滑机制,对在不同真空度和转速下的轴承摩擦力矩进行研究。选用FY-3卫星"紫外臭氧垂直探测仪"光学调制器电机样机和进口电机,在真空度3×10-5Pa条件下进行8个月工程试验后,利用高倍电子显微镜分析试验轴承表观状态,确定润滑状态,并分析硅油的泄漏量。结果表明:轴承的摩擦力矩值随着转速的增大而趋于稳定;摩擦力矩的变化量为9.8×10-4N.m;试验期间硅油的泄漏量为1.92mg,证明采用硅油润滑适合光学调制器在真空环境下长期运转。     

频繁摆动工况下深沟球轴承摩擦力矩特性分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了频繁摆动工况下深沟球轴承动力学微分方程组,通过预估-校正(GSTIFF)变步长积分算法对动力学微分方程组进行求解,分析频繁摆动工况下深沟球轴承的摩擦力矩特性。结果表明:轴承摩擦力矩随径向游隙增大先减小后增大,随轴承内、外圈沟曲率半径系数增大而减小,随保持架兜孔间隙增大先增大后减小再增大,随径向载荷增大而增大,随摆动频率增大先缓慢增大后急剧增大,随摆动角度增大而增大。     

深沟球轴承套圈冷辗扩工艺及模具设计

以6304轴承套圈冷辗扩为例，介绍深沟球轴承套圈的冷辗扩工艺编制及其冷辗模具的设计方法。其中给出的部分经验数据使冷辗模具设计简单实用。     

具有局部表面损伤的滚动球轴承动力学建模

提出了一种滚动球轴承局部表面损伤故障的动力学分析方法。模型中每个轴承元件具有6个运动自由度,并完整地考虑了陀螺效应、离心力及润滑牵引等动力学因素。通过几何特征的变化对局部表面损伤进行了建模。采用四阶变步长Runge-Kutta-Fehlberg积分法对动力学方程进行了数值求解,并在时域和频域中对动力学响应进行了分析。研究结果表明,由于考虑了润滑剂的牵引效果,计算得到的故障特征频率较纯滚动假设下的计算结果有一定的差异。文中综合考虑了轴承元件的三维运动、相对滑动、润滑效应以及局部表面损伤等因素,因此所提出的模型更为全面、有效和实用。     

极大熵谱法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

针对轴承运行状态采用极大熵谱法建立了 AR模型 ;并计算出轴承正常及故障状态的时序模型。对饱含着信号的时间序列进行了故障敏感因子计算、极大熵谱分析 ,对滚动轴承故障进行了定性的诊断 ,同时将功率谱和极大熵谱进行比较分析 ,为诊断提高可靠信息     

周动力滚动摩擦系数的计算方法

通过以一定法向压力相互接触的滚子与平面在摩擦过程中的物理变化和几何关系，揭示滚动摩擦原理，推导和建立滚动摩擦系数的计算公式，在完成中心动力作用下的摩擦系数计算公式后，继续用计算法确定周动力作用下的滚动摩擦系数。     

中心动力滚动摩擦系数的计算方法

通过以一定法向压力相互接触的滚子与平面,在滚动摩擦过程中的物理变化和几何关系,揭示滚动摩擦原理,推导和建立滚动摩擦系数的计算公式,用计算法确定滚动摩擦系数且与实验法数值对照。     

连续小波变换在滚动轴承故障诊断中的应用

采用连续小波分析的方法对滚动轴承振动和速度信号进行处理,提取滚动轴承故障特征。通过对滚轴承在正常、内圈剥落、外圈剥落及滚动体落情况下的振动加速度信号进行分析,验证了这种方法的有效性。