5自由度角接触球轴承的静态特性分析

基于Demul(Author's abbreviation)理论和弹性赫兹接触理论,考虑滚珠与滚道之间的弹性接触以及滚珠与外载荷对轴承内圈的作用力,建立5自由度角接触球轴承的静态分析模型.首先利用该模型求解结果与已知文献结果相对比,验证本文模型的准确性、稳定性和通用性.接着研究外载荷(轴向力、径向力和力矩)对轴承静态接...     

基于解析矩阵法的角接触球轴承动刚度理论建模及仿真计算

为得到角接触球轴承的动刚度精准模型,提出一种基于解析矩阵法的角接触球轴承动刚度理论建模方法。首先,基于赫兹接触理论对角接触球轴承进行受力分析,得到轴承内、外圈与滚珠体之间的接触力,推导出内、外圈沟槽曲率中心及滚珠体中心的几何方程;其次,研究滚珠体产生的离心力和陀螺力矩对轴承内外圈的影响,推导得到角接触球轴承的切线刚度矩阵;最后,针对2种不同型号轴承的动刚度进行仿真计算。仿真结果表明,提出的动刚度理论建模方法可以快速得到角接触球轴承的切线刚度曲线,为装备级的仿真分析提供轴承刚度数据,具有实际的工程应用价值。     

角接触球轴承动态特性参数测试方法

基于共振法原理,提出了采用轴承组件的方法识别和测试轴承动态刚度和阻尼参数。建立了轴承组件等效参数识别模型,搭建了简易试验装置,测试了7602050TVP型轴承的刚度和阻尼,并进行了轴承组件模态仿真及分析。试验结果和模态仿真结果对比表明,采用轴承组件等效参数识别模型,轴承动态刚度和阻尼识别误差小,精度高。     

四列角接触球轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了四列角接触球轴承的动力学分析模型,并以某型号四列角接触球轴承为例,对不同结构参数与工况参数下的轴承振动特性进行理论分析。结果表明:对于四列角接触球轴承,根据使用工况选择大、小球列不同的内、外沟曲率半径系数与初始接触角更有利于轴承的减振降噪;对轴承施加一定的轴向预紧量可有效减小轴承振动;存在较为合理的轴向载荷、倾覆力矩及内圈转速范围使四列角接触球轴承在使用时的振动较小。     

计及套圈变形的电主轴角接触球轴承动刚度分析

针对高速电主轴结构特点,应用弹性力学和滚动轴承动力学理论,建立考虑内圈弯曲变形影响的角接触球轴承动刚度分析模型,探讨不同工况下内圈的径向挠度及其对轴承动刚度的影响,最后在12MD60Y6型号电主轴上进行轴承动刚度测试。理论和实验结果表明,内圈径向挠度和轴承的轴向载荷成正比、与转速成反比,在重载条件下其值不容忽视。考虑内圈径向挠度的轴承动刚度计算结果更接近实验结果。     

惯性载荷对高速角接触球轴承最优预紧力的影响分析

高速角接触球轴承拟静力学模型是轴承内部载荷分布的有效分析手段,是动力学分析的基础.对受轴向载荷的高速角接触球轴承的具体算例进行了求解计算,得出了不同转速下钢球与沟道接触力随预紧力的变化规律.计算结果表明:在低转速范围内,钢球与外沟道接触力随着轴向预紧力的增大而线性增大;随着转速的升高,该接触力会呈现非线性变化,表现出先减小后增大的变化趋势.对这一变化规律进行了详细的分析,并从接触疲劳寿命和陀螺转动摩擦生热的角度,提出了确定高速角接触球轴承最佳预紧力的双重约束条件,为高速角接触球轴承的设计与使用提供参考依据.     

角接触轴承凹进量测量仪

本文就X194型球轴承轴向游隙测量仪改装为JJC凹进量测量仪器的基本结构、技术规范、测试精度、仪器特点和测量方法等方面进行了介绍,为轴承测量仪器创新开拓了新的途径。     

考虑自旋的高速角接触球轴承油膜刚度计算

针对高速传动装置支撑轴承存在自旋运动且影响轴承油膜刚度问题,基于弹流润滑理论与达朗贝尔原理计算姿态角方法,考虑内外圈滚道同时存在自旋时滚动体与滚道接触处最小油膜厚度变化,推导考虑自旋的角接触球轴承油膜刚度计算公式,并进行实例计算,并将计算结果与利用Hamrock-Dowson的不考虑自旋最小油膜厚度经验公式计算刚度进行对比。计算结果表明,随转速的增大,自旋角速度增大;载荷增大,自旋角速度减小,径向载荷对自旋影响较大,轴向载荷对自旋影响较小;考虑自旋后由于自旋运动影响,其最小油膜厚度变小,油膜刚度变大。高速传动装置轴系振动计算时轴承刚度需考虑自旋影响。     

球轴承柔性多体动力学分析与接触振动研究

结合有限元法和柔性多体动力学方法,提出球轴承柔性多体接触动力学模型和动力学分析方法。综合考虑钢球与内外圈滚道的游隙、柔性多体接触、套圈弹性变形、摩擦、离心力和转速等关键因素,建立球轴承的柔性多体接触动力学模型。研究了球轴承的柔性多体动力学特性和接触振动响应,计算出球轴承钢球公转一周时的接触力变化、套圈中心的相对振动位移、加速度、套圈弹性变形、截面接触应力和径向接触应力等接触振动响应,揭示了球轴承的支承钢球数目奇偶交替时的变柔性接触振动本质。提出的球轴承动力学模型与计算结果为以系统振动为目标的球轴承动态设计和球轴承系统设计提供理论指导和参考数据。     

轴电流损伤球轴承的载荷分布和刚度变化分析EI北大核心CSCD

基于轴电流损伤凹坑的表面形貌,提出故障表征模型,对损伤后角接触球轴承的载荷分布和刚度变化进行研究。首先,建立了考虑弹性接触和滚动体与滚道间相互作用力的角接触球轴承分析模型,并验证模型的准确性;其次,提出了具有不同长度、宽度、深度的轴电流外滚道损伤凹坑的故障模型及分段函数表达式;最后,利用该故障模型研究了具有不同大小和形状的轴电流损伤凹坑对轴承载荷分布和刚度变化的影响。结果表明:滚动体从滚入到滚出轴电流损伤凹坑过程中,将释放一定量变形,导致损伤区域轴承承载力部分或全部丧失;随着轴电流损伤凹坑变大,轴承刚度变化更大、更迅速。     

基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的结构动态物理参数识别

本文应用扩展卡尔曼滤波估计结构的动态物理参数，采用等效线性化原理识别结构的刚度系数和阻尼系数。并用识别的结果作为结构的参数对结构进行动力反应分析，计算结果与试验结果符合较好，表明EKF法是一种较好的识别结构动态参数的方法。     

深沟球轴承损伤动力学建模与识别方法研究

基于Hertz接触理论,考虑到离心力对滚动体与内外圈接触力的影响,建立轴-轴承-轴承座的五自由度动力学模型。构建了缺陷边缘演变引起时变位移激励与缺陷尺寸之间关系的表达式,将时变位移函数与五自由度深沟球轴承动力学模型结合,建立了深沟球轴承的损伤转子动力学模型。用数值分析的方法对内圈、外圈的单一故障动力模型进行仿真,并分析了不同的损伤区大小对深沟球轴承振动的影响。仿真和试验结果包络分析后的结果表明本文所建深沟球轴承损伤动力学模型的准确性。     

角接角轴承凹进量测量仪

本文就X194型球轴承轴向游隙测量仪改装为JJC凹进量测量仪器的基本结构、技术规范、测试精度、仪器特点和测量方法等方面进行了介绍,为轴承测量仪器创新开拓了新的途径.     

混合润滑状态下结合面法向动态接触刚度与阻尼模型

机械结合面的动态接触特性对评估机床整机性能有着重要的意义.针对混合润滑状态下固定结合面复杂的接触特性,提出了一种结合面的法向接触刚度与阻尼模型.采用三维Weierstrass?Mandelbrot函数获得粗糙表面形貌,并基于分形理论建立了结合面固体部分的接触刚度与接触阻尼模型;根据平均流动的广义雷诺方程建立了液体油膜接...     

临界接触参数连续的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型

基于MB接触分形理论及其修正模型,在弹性和塑性接触变形机制基础上,考虑弹塑性过渡变形机制,建立了临界接触参数连续条件下的计及微接触面积分布域扩展因子影响的粗糙表面法向接触刚度弹塑性分形模型;数值仿真结果表明:弹塑性过渡变形机制对法向接触刚度影响明显,且考虑弹塑性过渡变形机制下的法向接触刚度大于仅考虑弹性和塑性接触机制下的对应法向接触刚度;无量纲法向接触刚度随着无量纲法向接触载荷的增大而增大且因分形维数取值不同而呈凸弧性的非线性关系(分形维数D=1.1~1.4)或近似线性关系(分形维数D=1.4~1.9),随着分形维数的增大而增大(分形维数D=1.1~1.5)及分形维数的增大而减小(分形维数D=1.5~1.9),随着分形粗糙度的增大而减小,随着塑性指数的增大而增大。     

高速乏油全陶瓷角接触球轴承振动与噪声实验研究

设计高速乏油运转实验,研究高速乏油全陶瓷球轴承在不同高转速、轴向载荷及径向载荷作用下服役时的振动与辐射噪声特性。利用改进的轴承振动测试机测试全陶瓷角接触球轴承在乏油运转状态下的振动速度与辐射噪声声压级,探究高转速、轴向载荷与径向载荷对其振动和辐射噪声的影响规律。提出以声场指向方位角与指向水平参量来表征声场指向性。实验结果表明,转速的提升、轴向载荷的增加以及径向载荷的变大,均使高速乏油全陶瓷角接触球轴承的振动速度与噪声声压级增大,且噪声在圆周方向呈非均匀分布。随转速或径向载荷增加,辐射噪声在圆周方向非线性、不均匀增加,使声压级变化量逐渐增大,导致声场指向性变得更加明显。随轴向载荷增加,圆周方向声压级变化量先增大后减小,使声场指向水平发生相应变化。研究表明振动速度与辐射噪声呈正相关关系,明确了声场随转速、轴向载荷、径向载荷的变化规律,可为高速乏油运转条件下全陶瓷球轴承设计、噪声控制提供相关依据。     

粗糙表面微凸体模型构建与接触特性分析

基于粗糙表面形貌测量试验,提出一种采用二次函数回转体等效微凸体的办法,建立微凸体接触半径与接触变形的解析关系,弥补了半球体模型单一曲率半径的缺陷;然后根据几何模型,重新推导出单个微凸体在弹性、弹塑性和完全塑性三种变形阶段的接触表达式,并应用接触力学理论和概率统计方法,建立粗糙表面的微观接触模型;最后将所建模型与CEB模型、ZMC模型以及KE模型的仿真结果进行了对比,验证了所建模型的有效性,并揭示了塑性指数、微凸体尺寸参数对接触特性的影响规律。研究表明:相比于半球体模型,二次函数模型对微凸体轮廓的拟合效果更好,能够在载荷较大的情况下,更加精确地进行结合面接触特性分析;塑性指数是影响接触刚度的主要因素,塑性指数越大,其接触面积越小,抵抗变形的能力越弱;微凸体尺寸参数对接触刚度的影响较小,微凸体直径与高度的比值越大,接触面积和接触刚度越大。     

基于静态和动态休止角的钛白粉离散元仿真参数标定

粉体物料在进行离散元模拟前需要通过参数标定过程来获得精确的离散元仿真参数,现有的参数标定多以静态休止角作为单一的响应值,并不能充分体现粉体的真实性能。为了提高钛白粉离散元仿真参数的精度,选取钛白粉的静态休止角和动态休止角作为宏观响应指标,使用自制的测定装置测得钛白粉的静态和动态休止角的平均值;根据颗粒的尺寸相似原则和减小刚度原理对钛白粉颗粒的粒径和切变模量进行简化,并建立离散元仿真模型;通过单因素试验排除部分对休止角影响较小的离散元仿真参数;应用Box-Behnken试验分别建立静态和动态休止角的二阶回归方程,以实际测定的休止角为目标值对2个回归方程进行寻优求解,获得最优的离散元仿真参数组合;对离散元仿真参数进行实验验证,实现对钛白粉离散元仿真参数标定。结果表明：当钛白粉-钛白粉静摩擦系数为0.51,滚动摩擦系数为0.29,钛白粉-不锈钢静摩擦系数为0.62,滚动摩擦系数为0.17时,钛白粉的离散元仿真参数值组合最优;仿真得到的静态和动态休止角分别为40.4°、 66.2°,与实际测定值的相对误差分别为1.22%、 1.07%。     

结合面静态接触参数的统计模型研究

基于对粗糙表面形貌统计分析的基础上,综合考虑微凸体的完全弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形机制,建立了结合面的接触面积、接触载荷及接触刚度的统计模型。该模型揭示了结合面接触参数与材料性能参数及粗糙表面形貌参数之间复杂的非线性关系。在不同的微凸体高度随机分布及塑性指数条件下,对接触参数进行预估和对比研究。结果表明,修正的指数分布对高斯分布有着较好的近似,而简单的指数分布与高斯分布之间的误差较大,且相差1至3个数量级;接触表面间距减小时,接触参数值均呈现增大的趋势;塑性指数增大时,接触载荷和接触刚度都随之增大,而接触面积的变化较小。