圆柱滚子轴承滚子对数修形优化研究

为了提高轴承的疲劳寿命,采用Romax Designer工程分析软件,在充分考虑径向游隙和内外圈相对倾斜量(影响轴承寿命的主要因素)对修形效果影响的基础上,对某大兆瓦风电机组齿轮箱输出轴轴承进行了对数修形优化分析。首先,对国际标准ISO/TS 16281寿命计算方法进行了简要分析;然后,对不同径向游隙情况下对数修形的效果进行了分析;最后,对不同内外圈相对倾斜量情况下对数修形的效果进行了分析。研究结果表明:以轴承最大接触应力最小为优化目标和以国际标准ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的轴承对数修形,其最佳修形量不同,相应的ISO/TS 16281寿命有很大不同;在该轴承的具体条件下,以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比以最大接触应力最小为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命长2.39%~10.63%;以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比未修形的ISO/TS 16281寿命长111.47%~1054.88%,建议以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标对轴承进行修形优化设计。该研究结果可为滚子类轴承的优化设计提供参考。

对数修形圆锥滚子的接触分析

轴承的滚子修形是减小滚子边缘应力集中、提高滚动轴承疲劳寿命的重要措施。本文中建立了圆锥滚子接触的力学模型,依据圆锥滚子与内圈的接触方程,计算分析了接触应力和表层Mi-ses应力分布,并对比讨论了实际载荷大于或小于设计载荷时的接触应力分布和Mises应力场的变化。结果表明:对数修形后的圆锥滚子其端部应力集中情况得到了显著改善;且对于不同载荷的轴承要设计不同的修形量,以避免边缘效应的发生、提高接触疲劳寿命。

对数修形复合滚柱活齿啮合刚度及承载性能研究

针对轮边减速系统大承载、长寿命的发展要求,提出一种对数修形复合滚柱活齿结构。结合当前对空心滚柱接触变形的研究,通过引入设计参数Δc和Δe,提出了一种计算对数修形复合滚柱啮合变形量的方法,分析了填充度和不同滚柱对啮合刚度的影响规律,利用有限元方法对不同滚柱啮合线处的等效应力分布进行了对比分析。结果表明,相同载荷条件下,对数修形复合滚柱活齿的啮合刚度略高于空心滚柱活齿的啮合刚度,且随填充度增大,啮合刚度减小;对数修形复合滚柱可有效改善边缘应力集中现象,使最大等效应力明显降低。

转盘轴承对数修形滚子的特性分析

基于ABAQUS建立转盘轴承对数修形滚子与滚道接触的局部有限元模型,分析对数修形滚子在滚动和滑动工况下转盘轴承的应力分布。结果表明:随滚动和滑动的速度增加,应力分布趋势相同,但应力值变化不大,可以忽略速度对应力分布的影响。载荷较小时,滚道上应力分布均匀。载荷较大时,滚子端部与滚道接触位置应力明显增加。随载荷增加,模型整体应力值变大。摩擦因数增加,滚道上应力分布均匀,等效应力和接触应力变化不大,交变应力变大,且最大交变应力向滚道表面移动。

转盘轴承对数修形滚子的静态特性分析

针对圆柱滚子的结构特点,基于ABAQUS建立对数修形滚子与滚道接触的局部有限元模型,对其进行数值模拟仿真,分别分析纯径向力工况、中心偏载工况和偏中心倾斜工况的对数修形滚子对转盘轴承应力分布的影响。结果表明:纯径向力工况下,轻载时应力分布均匀,滚子端部未出现应力集中,重载时滚子中部应力分布均匀,端部出现应力集中;在中心偏载工况和偏中心倾斜工况,随载荷增加,滚子端部应力集中越明显。

大重合度对数修形斜齿轮接触与相对疲劳寿命分析

针对大重合度斜齿轮的对数修形,建立了面向加工制造的斜齿轮对数修形齿面坐标方程。在接触力学模型基础上,编写了计算修形前后任意啮合位置的接触应力及表层Mises应力场的通用程序,并基于Ioannides与Harris疲劳寿命计算模型,分析修形前后斜齿轮的相对疲劳寿命。结果表明,对数修形能有效消除斜齿轮接触区端部的边缘应力集中,并显著提高斜齿轮的接触疲劳寿命;同一条接触线上接触应力越大的部位对数修形量也越大,从而保证了接触应力均布的修形效果。

特大型球面滚动体素线对数修形工艺研究

通常情况下,特大型球面滚动体的素线为圆弧。由于轴承的使用工况和边缘应力要求,特大型球面滚动体素线采取对数修形设计。目前,没有加工特大型球面滚动体素线对数修形的工艺。基于此,本文对特大型球面滚动体素线对数修形工艺进行研究,使用多段圆弧模拟对数曲线进行修形,并在球面滚动体外径磨床(3MZ40100CNC)采用多段圆弧修形砂轮切入磨加工方式,最后利用Taylor Hobson轮廓仪检测对修形结果进行验证。结果表明,测量的轮廓与理论的对数曲线修形基本一致。

对数修形圆锥滚子轴承接触副径向刚度分析

以Hertz弹性接触理论为基础,推导出对数修形圆锥滚子与滚道之间的接触变形公式,依据弹流润滑理论,建立对数修形圆锥滚子轴承滚子-滚道接触副等效刚度分析模型,通过实例对对数修形圆锥滚子轴承进行有限元静力学接触分析,得到滚子、滚道接触变形分布。结果发现:接触变形随滚子有效长度和等效曲率半径的增大而减小;等效接触刚度随着接触载荷的增大而增大,等效接触刚度随着滚子有效接触长度增大而呈线性增大,随着修形量增大变化很小。

圆锥滚子对数修形的优化设计方法研究

以提高轴承的疲劳寿命为优化目标,提出了一种圆锥滚子对数修形的优化设计方法。给出了修形圆锥滚子–滚道间接触应力分布的分析模型及轴承疲劳寿命的计算模型,分析了特定工况下修形参数对接触应力及轴承疲劳寿命的影响,确定了对数修形设计的参数;以轴承疲劳寿命作为修形设计的目标函数,经过定量分析,得到了最佳对数修形参数;设定疲劳寿命和接触长度因子的许用值,并据此得到了修形参数的上、下偏差值,为实际的工程应用提供了依据。

基于H-T对数修形下圆锥滚子轴承整体接触应力分析

圆锥滚子轴承能够承受较高的轴向和径向载荷,同时也可以支撑一定的力矩载荷。为获得具有更好承载能力圆锥滚子轴承,考虑对圆锥滚子轴承滚子采用H-T对数修形,并对整个圆锥滚子轴承在承受轴向、径向以及力矩载荷作用下建立整体接触分析的数学模型。根据变形协调以及力平衡条件并利用MATLAB编制程序对圆锥滚子轴承的整体平衡方程进行求解。最后,通过实例验证,对修形前后圆锥滚子轴承的接触应力进行对比分析。

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。

对数修形渐开线直齿轮传动的热弹分析

针对对数修形渐开线直齿轮,依据热传导微分方程和热弹性力学基本方程,通过FFT和IFFT编程计算修形前后任意啮合位置的温度场和热弹性场,并探讨了转矩和转速变化对温度场和热弹性场的影响。结果表明,对数修形能消除边缘效应引起的局部高温,降低了边缘处较大的热弹性变形和热弹性应力,从而提高齿轮抗胶合能力、齿廓精度和热疲劳寿命;转速或转矩的提高都会加剧齿轮的温度场和热弹性场,其中不同转矩需要设计不同修形量,以避免边缘效应发生。

高精度RV减速器摆线轮修形理论研究

将二阶对数修形量沿法线方向叠加至RV减速器摆线轮的理论齿廓,推导出对数修形后的摆线轮齿廓方程。通过控制齿廓修形底数、齿廓修形系数,可达到控制齿廓曲线不同位置的修形量。提出的二阶对数齿廓修形方法与传统修形方法的不同点是:摆线轮主要参与啮合工作段齿廓更加逼近理论齿廓;二阶对数齿廓修形可使摆线针轮副重合度更大,传动误差曲线对称性更好,使摆线轮传动更加平稳。该修形方法具有优越性,为高精度RV减速器摆线轮的修形设计提供了新思路。

风电机组回转支承滚子修形曲线设计方法研究

以风力发电机组三列圆柱回转支承的滚子修形为研究对象,基于非线性的弹性接触方程,对建立的轴向、径向滚子-滚道接触模型进行了求解。举例分析了模型中载荷、倾斜角度和滚子修形曲线对滚子应力分布的影响与参数确定,基于轴向、径向滚子受载特点提出分别采用对数修形和相切圆弧两种方法进行修形,可对后续风电回转支承滚子修形设计提供参考。

考虑修形的双列圆锥滚子轴承热特性研究

以往针对圆锥滚子修形的研究大多数都集中于滚子修形对轴承接触区域应力分布和载荷分布等方面的影响,很少有对基于滚子和滚道修形的双列圆锥滚子轴承接触区热特性的系统性研究。针对重型卡车车桥用双列圆锥滚子轴承承载较大,且失效形式多为高温失效的问题,对双列圆锥滚子轴承的热特性进行了研究。首先,基于滚动轴承动力学理论和滚子与滚道的对数修形理论,建立了重卡车桥用双列圆锥滚子轴承动力学模型;然后,基于摩擦功耗理论和热传递理论,建立了轴承摩擦功耗模型和热分析模型,研究了滚子、滚道修形参数对轴承热特性的影响规律;最后,搭建了轴承温度试验台,通过对比试验对仿真结果进行了验证。研究结果表明:滚子与滚道修形参数对相应滚子与滚道接触区的温度分布影响基本一致,修形系数大于0.8时,其能够消除端部应力集中的影响,系数过大则使滚子与滚道接触区最高温度增大;修形偏移量的变化会使接触区的最高温度位置发生变化;滚子与滚道同时修形,滚子与滚道修形偏移量接近时,滚子与大挡边接触区的最高温度较低。

大跨距双列圆锥滚子轴承热态特性

针对摩擦发热会影响轴承寿命的问题,基于滚动轴承动力学理论,建立了考虑滚子修形的重载特种车辆用大跨距双列圆锥滚子轴承动力学分析模型和精细化轴承功耗数学模型,研究结构、工况参数对轴承摩擦功耗的影响规律,并对滚子与套圈的内滚道、外滚道和大挡边之间的接触温度特性进行分析。研究结果表明:转速、径向载荷增大以及内滚道倾角减小,滚子与挡边、滚道接触区最大温度均增大,且挡边接触区最大温度增大速率较快。轴向载荷增大会使受压侧受载最大滚子与套圈大挡边、滚道接触区最大温度均增大,套圈大挡边接触区最大温度增大速率较快;放松侧温度也增大,但增大速率较慢;倾覆力矩会导致两列滚动体温度产生差异,选择合适的跨距可以减小倾覆力矩对轴承温度的影响。

动车组轮对压装过程中边缘效应的危害及措施

应用有限元方法对CRH3型动车组非修形轮对和修形轮对的压装过程进行了仿真分析,结果表明非修形轮在压装过程至始至终都存在边缘效应,边缘效应使压装过程中的边界应力大大超过了轮对的屈服极限,因此,边缘效应是轮对压装过程中引起轮轴之间的擦伤,甚至拉伤的原因之一;对轮对接触表面进行对数修形可有效地避免或大大降低压装过程的边缘效应,从而可大大减少拉伤的可能性;合理的修形量在避免边缘效应的同时,可保证压装力符合铁标的要求.

推力滚针轴承垫圈厚度误差对接触应力的影响

推力滚针轴承具有转速低、承受载荷大的特点,为使滚针受力沿其轴向均匀分布,对垫圈厚度误差和滚针的凸度修形要求较高,以某型号推力滚针轴承为研究对象,利用有限元法得出:滚针素线为对数修形时,其垫圈厚度误差应控制在一定范围内;否则,接触应力沿滚针轴向分布极不均匀,严重影响轴承的使用性能和寿命。

基于Romax的铁路客车轴箱圆柱滚子轴承接触状态分析

基于Romax计算方法,分析了在给定工况条件下两套轴承运行游隙不同时,铁路客车轴箱圆柱滚子轴承滚子与内外滚道的接触载荷分布情况、滚子不同修形方式接触应力对比分析情况及对数修形滚子的接触应力曲线分析情况。分析结果表明,在给定工况条件下,铁路客车轴箱及轮轴变形会引起两个轴承径向接触载荷分布的不均匀性;随着游隙的增大,承载滚子数量逐渐减少,而最大接触力逐渐增大;对数曲线修形滚子在该工况下具有更好的承载能力。

基于有限元的圆锥滚子轴承凸度优化设计

应用有限元分析软件对圆锥滚子轴承进行有限元分析,得到直母线圆锥滚子轴承端部存在应力集中。对滚子母线进行对数修形,得到了一定工况条件下的最佳修形量,并研究了在该修形量下的载荷适应性。