考虑滚道缺陷的圆柱滚子轴承保持架振动特性

基于滚动轴承多体动力学理论,以滚子经过滚道缺陷区域时产生的附加位移表征故障,建立轴承滚道缺陷动力学模型。考虑滚子进出缺陷区域时与滚道间接触载荷的变化,建立圆柱滚子轴承动力学微分方程组并求解,研究滚道缺陷时保持架振动响应规律。结果表明:与正常轴承相比,滚道缺陷会导致保持架与滚子间碰撞力增大且接触频率增加,同时保持架打滑率增大;随缺陷宽度增大,内滚道缺陷时保持架振动加速度级逐渐增加,外滚道缺陷时保持架振动加速度级先减小后增加,缺陷宽度大于1 mm后,内滚道缺陷时保持架的振动加速度级明显更大。

内外圈相对倾斜对圆柱滚子轴承寿命的影响

采用Romax Designer工程分析软件对某大兆瓦风电机组齿轮箱进行整体建模,应用经典滚动轴承理论和“切片法”基本思想,对齿轮箱输出轴圆柱滚子轴承在不同内外圈相对倾斜情况下的接触应力、修形效果和轴承寿命进行大量分析计算;重点对轴承ISO/TS 16281寿命进行分析,分析内外圈相对倾斜量对ISO/TS 16281寿命的影响以及对未修形和对数修形最佳修形凸度量时两种情况下寿命的影响;还将ISO 281寿命和ISO/TS 16281寿命进行对比。研究结果表明,无论轴承是否修形,内外圈相对倾斜对轴承ISO/TS 16281寿命影响非常大,倾斜量越大,ISO/TS 16281寿命越短,对应的最佳修形凸度量越大,相应修形效果越好,ISO/TS 16281:2008额定寿命提高得越大;在内外圈相对倾斜量相同的情况下,ISO/TS 16281寿命与ISO281寿命相差非常大。研究结果可为圆柱滚子轴承优化设计提供参考。

圆柱滚子轴承打滑蹭伤仿真计算

针对高速轻载轴承发生蹭伤的问题,基于滚动轴承内部元件的相互作用及滚动轴承动力学,建立了圆柱滚子轴承动力学分析模型和损伤因子模型,利用损伤因子模型构建了轴承打滑蹭伤判断准则,对轴承工况参数和结构参数与损伤因子之间的关系进行了研究,并研制了相应的试验装置对轴承打滑蹭伤理论进行验证。结果表明:高速轻载轴承打滑蹭伤易发生在滚子进入承载区的过程中,并造成内圈的蹭伤;轴承转速升高,载荷减小,环境温度升高及径向游隙的增大均会导致损伤因子增大,当轴承损伤因子大于14.2×10^(7)时,轴承将发生蹭伤。

圆柱滚子轴承椭圆兜孔副的静动特性及稳定性研究

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响,为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论,建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型,采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求解,计算不同兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角下椭圆兜孔-滚子副的油膜压力分布、周向承载力、摩擦因数、温升、刚度、阻尼及界限失稳转速,研究兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响规律。结果当无量纲椭圆度从0增加到4.61×10^(–3),压力峰值先增大、后趋于平稳,周向承载力逐渐降低,摩擦因数先降低、后升高,最大温升先减小、后趋于平稳,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后趋于平稳。当无量纲椭圆度为1.32×10^(–3)时,椭圆兜孔-滚子副摩擦学性能最佳,温升较低,稳定性最好。当弧面偏置角从0°增加到150°,压力峰值和周向承载力先增加、后减小,摩擦因数和最大温升先减小、后升高,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高、后降低。当弧面偏置角较小或较大时,周向承载力急剧下降。当弧面偏置角为90°时,椭圆兜孔-滚子副的润滑性能较好。结论兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副的静动特性及稳定性影响显著。选择合适的兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角可明显提高兜孔-滚子副的承载能力和摩擦学性能,有效抑制温升,显著增加刚度、阻尼及界限失稳转速。

径向游隙对圆柱滚子轴承疲劳寿命的影响

应用经典的滚动轴承理论和“切片法”的基本思想,以某大兆瓦风电机组齿轮箱输出轴轴承为例,采用Romax Designer工程分析软件,计算了圆柱滚子轴承不同径向游隙时的轴承内部载荷分布、接触应力、套圈滚道当量动载荷和寿命,分析径向游隙对轴承ISO/TS 16281寿命的影响。研究结果表明:径向游隙不仅通过对轴承内部载荷分布、接触应力和套圈滚道当量动载荷的影响而对寿命产生影响,还通过对寿命修正系数等因素的影响而对寿命产生影响。研究结果可为滚子类轴承的优化设计提供参考。

弹性环式挤压油膜阻尼器一体化圆柱滚子轴承保持架振动特性分析

航空发动机主轴中滚动轴承为了降低系统振动经常与弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper, ERSFD)联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,采用变步长积分算法建立圆柱滚子轴承与ERSFD耦合的动力学分析模型,对外圈带ERSFD的圆柱滚子轴承保持架振动特性和打滑率进行研究。研究结果表明:与未装配ERSFD的圆柱滚子轴承相比,ERSFD可以提高圆柱滚子轴承保持架的稳定性。过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。径向载荷与转速对带弹性环的圆柱滚子轴承保持架稳定性影响显著,保持架涡动频率的谐波次数随着径向载荷的增加而减少,其对应的幅值也减小;保持架涡动频率的谐波次数随着转速的增加而增加,其对应幅值也增加。

高速圆柱滚子轴承瞬态热力耦合分析

为了探讨高速圆柱滚子轴承的温升特性及承载性能,利用有限元方法建立高速圆柱滚子轴承的瞬态热力耦合模型,通过计算得到了轴承的稳态和瞬态温度场,进而分析考虑热力耦合效应下不同内圈转速、径向载荷及滚动体材料对轴承接触压力及弹性变形的影响。结果表明:内圈转速越高,轴承的稳态及瞬态温度越高;随着转速及载荷的增加,轴承的接触压力及弹性变形均增加,高速工况下陶瓷滚子轴承的承载性能明显高于钢制滚子轴承;考虑热力耦合效应与未考虑热力耦合效应的计算结果存在明显差异,热应力及热膨胀对轴承的影响很大。

叶脉形仿生织构化推力圆柱滚子轴承摩擦性能分析与试验

为了研究叶脉形仿生织构对推力圆柱滚子轴承摩擦磨损性能的影响,利用ANSYSWorkbench建立推力圆柱滚子轴承的有限元模型,对试验工况下未织构化和织构化推力圆柱滚子轴承的真实物理状态进行了瞬态动力学分析,并试验验证。利用激光表面织构化技术制备了叶脉形仿生织构试样,并使用MMW-1A立式万能摩擦磨损试验机进行了试验。仿真与试验结果表明:与未织构化轴承相比较,叶脉形仿生织构化轴承摩擦系数的上升拐点明显延长,轴圈、保持架和座圈的磨损率分别降低96.92%、96.74%和98.92%,显著提高了轴承的耐磨性能,与仿真结果一致。这为叶脉形仿生织构设计的理论研究奠定了基础。

非稳态工况下外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性

为降低航空发动机主轴传动系统的振动,通常将弹性环、挤压油膜阻尼器与圆柱滚子轴承联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,建立了外圈带有弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)的圆柱滚子轴承动力学分析模型,采用GSTIFF预估-校正变步长积分法对动力学微分方程组进行求解,分析转速、冲击载荷以及弹性环结构参数(凸台宽度、凸台数量)对外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性的影响,结果表明:外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架稳定性高于普通圆柱滚子轴承;转速和冲击载荷对保持架动态特性影响较大,保持架打滑率随着转速的增大而增大,随着轴承所受冲击载荷的增大而减小;过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。

异形外圈圆柱滚子轴承径向游隙测量装置设计

针对异形外圈圆柱滚子轴承在高精度、定量载荷条件下的径向游隙测量问题,基于静、动态相结合的测量原理完成了异形外圈圆柱滚子轴承径向游隙测量装置设计。介绍了整机结构以及具体操作步骤,并根据异形外圈圆柱滚子轴承特殊的外圈结构以及自重大引起摩擦力较大的问题采取了加载、测量位置可调整机构以及导轨替代滑动摩擦的设计;对形变误差、径向跳动误差和其他误差进行了分析,各部分误差相对较小。

航发主轴高速轻载圆柱滚子轴承设计要点

针对传统基于疲劳寿命的轴承设计方法不适用于以滚道表面打滑或烧伤、保持架表面蹭伤或断裂等非接触疲劳失效为主的航发主轴高速轻载圆柱滚子轴承的问题,通过分析高速轻载圆柱滚子轴承的工况条件和失效形式,从轴承套圈、滚子、保持架以及润滑方式等方面阐述了高速轻载圆柱滚子轴承的设计要点及注意事项。

圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机

针对现阶段圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机测量载荷较小以及大径向载荷条件下测量精度不高的问题,基于平衡法研制了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机,试验机主体为卧式结构,最大载荷可施加至10 k N,可以在不同转速和润滑条件下测量圆柱滚子轴承的摩擦力矩。基于试验分析了径向载荷对圆柱滚子轴承摩擦力矩的影响规律,结果表明圆柱滚子轴承摩擦力矩随径向载荷的增加逐渐增大,摩擦力矩测量值与理论计算值相差较小,验证了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机的实用性。

三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向游隙及预载荷计算

考虑三瓣波滚道波形,推导了三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向游隙及其内部预载荷的计算方法,并以某三瓣波滚道圆柱滚子轴承为例,计算了轴承径向游隙并分析了预载荷分布情况以及外滚道波形值、基圆径向游隙对轴承预载荷的影响,结果表明:轴承最大预载荷随着外滚道波形值增大而增大,随着基圆径向游隙增大而减小,说明可以通过外滚道波形值和基圆径向游隙控制轴承最大预载荷。

特大型圆柱滚子轴承电铆工装的设计改进

通过分析特大型圆柱滚子轴承组合式保持架的铆接结构及铆接方法,设计出一种改进的轴承电铆工装,该工装可以旋转,减轻了操作者的劳动强度,提高了生产效率。

滚子偏斜工况下的圆柱滚子轴承弹流润滑分析

以存在滚子偏斜工况的圆柱滚子轴承为研究对象,基于轴承拟静力学模型与有限长线接触弹流润滑模型建立圆柱滚子轴承弹流润滑理论计算模型,并基于力学特性分析工况参数对圆柱滚子轴承滚子与滚道接触区域润滑性能的影响,结果表明:力矩载荷作用后,油膜压力与油膜厚度呈非对称分布;力矩载荷越大,油膜压力和油膜厚度的偏斜程度越明显,易导致轴承润滑性能恶化;径向载荷和内圈转速越大,油膜压力偏斜程度越小。

航空发动机中介圆柱滚子轴承抗倾斜能力分析及优化设计

针对某航空发动机中介圆柱滚子轴承由于内、外圈倾斜而导致滚子与内圈滚道出现剥落的问题,提出采用内、外圈许用倾斜角评价圆柱滚子轴承的抗倾斜能力,基于该方法分析得到轴承许用倾斜角随着滚子凸度和内圈滚道有效宽度增大而增大,故提出将滚子凸度增大到原结构的3.2倍,内圈滚道有效宽度比原结构增加6%的改进措施,改进后的轴承许用倾斜角提升到优化前的4~9倍,仿真和试验结果表明优化后的轴承能够避免滚子与内圈滚道一端出现应力集中。

贫油润滑下圆柱滚子轴承优化设计及试验验证

针对某直升机传动系统用圆柱滚子轴承的特殊工况,基于ADORE软件建立仿真模型,分析了引导间隙、保持架兜孔间隙、径向游隙对轴承外圈温度、损耗功率、保持架碰撞力、最小油膜厚度的影响。干运转试验结果表明,优化后的轴承能够满足30 min干运转的要求,为贫油润滑下圆柱滚子轴承的优化设计提供了参考。

一种新型圆柱滚子轴承装配铆合工装

带有铆钉的圆柱滚子轴承在装配合套过程中,保持架铆合工序易出现铆钉偏斜的现象。当前普遍采用环形引导胎具进行合套,一个引导胎具只能对应一种型号的轴承,造成材料浪费且加工效率较低。为解决上述问题,设计了一种新型装配铆合工装,实现一种工装可装配多尺寸的单列圆柱滚子轴承,既提高了产品质量又节约了成本。

基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型与修形设计

三排圆柱滚子轴承具有尺寸大,套圈变形大,滚子多,转速低等特点,需要综合考虑套圈变形以及复杂接触进行轴承接触力学特性分析与修形设计来提高轴承疲劳寿命。针对三排圆柱滚子轴承接触对数量多,计算量大等问题,考虑大型套圈变形提出了基于刚度等效与实体混合的三排圆柱滚子轴承力学模型,其中内、外圈采用有限元,与滚子接触采用非线性弹簧模型与实体有限元模型混合方式,并通过实例将等效模型与整体有限元模型、接触有限元子模型进行对比分析,结果表明:等效模型与整体有限元模型滚子法向接触载荷计算误差在7%以内,且计算效率大幅提升。基于等效模型开展滚子修形设计研究,主推滚子的最优修形方式为对数修形,最优对数修形量范围为0.09~0.13 mm,并且第1列主推滚子的修形量应大于第2列主推滚子。

机床主轴用双列圆柱滚子轴承CAD/CAPP软件的开发

阐述了以Visual Basic.NET为开发平台,中望CAD为图形处理软件的机床主轴用双列圆柱滚子轴承CAD/CAPP软件的开发思路和过程。介绍了该软件的主要模块、工作流程和操作界面,重点对数据库查询、主参数优化设计、生成设计说明书、链接图形处理软件、生成设计图纸与工艺图纸、生成草图与三维实体模型等功能进行说明,并给出了部分程序源代码,可作为其他类型轴承相关软件开发的参考。