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。

圆锥滚子轴承套圈辗扩成形有限元模拟

环件辗扩是轴承套圈的主要成形方法,加工质量直接影响轴承的使用性能。以圆锥滚子轴承为例,基于DEFORM建立套圈径向辗扩有限元模型,通过试验验证了模型的正确性,并分析了初始辗扩温度、芯辊进给速度和主动辊转速对套圈等效应变和温度的影响,结果表明:初始辗扩温度、芯辊进给速度增大,套圈等效应变减小;主动辊转速增大会使套圈等效应变增加;芯辊进给速度和主动辊转速增大,套圈温度升高且温度分布更均匀。

大型圆锥滚子轴承套圈碳氮共渗工艺优化

碳氮共渗工艺可以大幅提升轴承疲劳寿命,但在商用车轮毂轴承上的研究还较少。采用工艺试验的方法,分析对比不同温度、碳势、NH_(3)流量和工艺时间对33022圆锥滚子轴承的渗层深度和表面硬度的影响,得到了最佳工艺参数:强渗阶段,温度为860℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.2%,时间为330 min;扩散阶段,温度为860℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.0%,时间为60 min;保温阶段,温度为820℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.0%,时间为60 min。工艺优化后,测量碳氮共渗后的轴承尺寸、表面组织和硬度,均能满足产品技术要求;轴承疲劳试验结果表明,相比于常规马氏体淬回火热处理工艺,碳氮共渗处理后的轴承寿命由2L_(10)提升至5L_(10),有效提高了轴承的疲劳寿命。

地铁齿轮箱圆锥滚子轴承加强型保持架设计与分析

圆锥滚子轴承在地铁齿轮箱中应用广泛,圆锥滚子轴承可承受径向力、轴向力以及联合负荷等工况。如何设计好一款更耐用和更耐振动冲击的圆锥滚子轴承,除了要考虑轴承接触面(内圈、外圈和滚子)的材料和热处理外,更重要的还要考虑保持架的加强型设计方案,本文通过分析轴承的失效模式和原因分析,针对圆锥滚子轴承的保持架材料、保持架受力仿真分析和保持架对比试验等内容对保持架的加强型进行了探讨说明,证明加强型保持架更能满足地铁列车齿轮箱的运行条件。

采煤机截割部双列圆锥滚子轴承初始游隙计算分析

计算分析了内圈过盈配合和内外圈温差对双列圆锥滚子轴承轴向游隙的影响,得到了由于内圈过盈配合和内外圈温差导致的轴向游隙减小量,以某型采煤机截割部双列圆锥滚子轴承为具体计算对象,计算得到了适合于采煤机截割部工况的轴承最佳轴向初始游隙值,为双列圆锥滚子轴承初始游隙的确定提供了参考依据。

大尺寸圆锥滚子3MZ4250球基面磨床支承结构的改进

针对原3MZ4250球基面磨床加工风电轴承大尺寸圆锥滚子存在的支承尺寸小以及支承结构不稳定问题,提出以下改进措施:增大支承尺寸,将支承硬质合金面由方形改进为圆柱形;增大支承安装槽与支承座表面的距离。实际加工表明,改进支承后加工的大尺寸圆锥滚子球基面曲率半径、端面跳动、表面粗糙度均满足技术要求。

“背对背”圆锥滚子轴承在碎浆机设计中的应用

在水力碎浆机使用过程中,由于轴承损坏频繁,使用寿命短,维修更换困难,严重影响了其使用性能。阐述了“背对背”圆锥滚子轴承在水力碎浆机中的应用,为解决水力碎浆机轴承易损这一技术难题提供了一种新的方法。

双列圆锥滚子轴承拟静力学建模和刚度计算分析

针对双列圆锥滚子轴承建模及求解过程复杂的问题,以切片法为基础,建立了双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型,结合同伦-牛顿法,实现了对上述模型的求解,并针对不同工况条件下双列圆锥滚子轴承的刚度特性展开分析。分析结果表明:所建模型一定程度上克服了传统非线性迭代算法对初值的高依赖性;双列圆锥滚子轴承的刚度特性受轴承转速和预紧位移影响,在仅有预紧力的工况下,当转速从0增加到4 000 r/min时,轴承的径向、轴向刚度减小,当预紧位移从0.005 mm增加到0.015 mm时,径向、轴向刚度增加;当受轴向力且轴向力从10 kN增加到14 kN时,轴承径向、轴向刚度减小,当轴向力从14 kN增加到19 kN时,其径向、轴向刚度增加,转折点为第二列滚子与内滚道脱离点;增加转速时,出现脱离点所需的轴向力减小;增加预紧位移时,出现脱离点所需轴向力增加。

圆锥滚子圆弧凸度无心贯穿式包络法磨削

为提高圆锥滚子凸度磨削精度,提出一种圆锥滚子凸度无心贯穿式包络法磨削方法,将砂轮修整为凸圆弧廓形,将导轮修磨成其半径按凹曲线变化,使滚子在曲线轨迹贯穿过程中凸度曲线始终与砂轮圆弧廓形相切,从而实现滚子凸度形状的包络法磨削成形。并针对单一圆弧滚子凸度,阐述了滚子凸度包络法磨削的原理和优点,给出了砂轮廓形圆弧半径和导轮轴向廓形(导轮半径变化曲线和导轮形面轴向截形角)的计算方法。

风电主轴双支承圆锥滚子轴承疲劳寿命计算

针对直驱式风电机组主轴双支承圆锥滚子轴承组合,建立了一种轴承疲劳寿命理论计算方法。首先,在笛卡尔坐标系中对轴承滚道进行数学描述;其次,运用坐标变换原理建立滚子-滚道接触变形与套圈位移之间的数学关系,借助于变形协调条件和受力平衡条件解决滚子载荷分布的静不定求解问题,通过对模型的数值求解得到轴承内部每个滚子的载荷;然后,运用有限长线接触理论建立修形滚子与套圈滚道之间的弹性接触模型,计算得到滚子与滚道之间的接触应力分布和滚道边缘应力修正函数;最后,通过边缘应力修正函数修正当量滚子切片载荷,进而准确计算轴承疲劳寿命。实例分析结果表明:滚子素线修形量对滚子与滚道之间的接触应力分布和轴承疲劳寿命有显著影响,轴承疲劳寿命随滚子凸度系数增大先急剧上升,达到最大值后缓慢下降。

沟槽型织构化圆锥滚子轴承保持架的动力学分析

为揭示织构化圆锥滚子轴承保持架的动力学行为,首先利用三维建模软件对轴承外滚道进行了径向沟槽织构化处理,沟槽的深度为50μm,宽度分别为54.59μm,233.27μm,466.52μm,对应周向角度分别为0.117°,0.5°,0.9°。沟槽条数为30,再利用Adams平台对织构化滚动轴承保持架质心运动轨迹进行了动力学仿真分析。结果表明:随着轴承内圈转速的提高,保持架质心的运动轨迹呈椭圆的趋势越明显,保持架稳定性也越高,在相同转速条件下,适当的织构参数可以降低保持架质心运动轨迹的波动性,织构宽度为233.27μm,对应周向角度0.5°的保持架质心轨迹波动最小,运行更为稳定。

凹槽织构化圆锥滚子轴承静力学特性研究

为了解织构化圆锥滚子轴承在运转过程中的载荷特性,建立了轴承外滚道的径向凹槽织构化模型,再利用Newton-Raphson迭代法求解织构化圆锥滚子轴承的静力学平衡方程。凹槽深度为50μm,宽度为0~500μm(对应周向角度为0~1.08°)。结果表明,与光滑轴承相比,织构化圆锥滚子轴承的滚动体与外滚道的接触载荷有明显增大的趋势。当凹槽宽度小于或等于54.59μm(周向角度为0.117°)时,滚动体与轴承外滚道接触稳定,不会发生解应力现象。当其超过该临界值时,滚动体与外滚道的接触力将发生明显变化,使得轴承各滚子受力不均,运行状况不一,从而出现轴承运行不稳定的现象。

基于CEEMDAN和倒频谱方法的圆锥滚子轴承振动信号分析

圆锥滚子轴承运转过程中,噪声信号往往会夹杂在振动信号中,不利于信号分析。针对此问题,提出一种自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与倒频谱相结合的方法对圆锥滚子轴承的振动信号进行分析。通过CEEMDAN算法对振动信号进行分析处理,消除残余辅助噪声,减少噪声信号的影响;采用倒频谱算法对处理后的振动信号进一步提取,分析其周期性信号,得到精确的振动信号频谱图。为验证所提方法的有效性,对某圆锥滚子轴承(30208H)进行实验验证,人为制造滚动体轻、中、重3种不同程度的磨损;采用所提方法对圆锥滚子轴承在正常、轻度磨损、中度磨损和重度磨损4种状态下的振动信号进行分析。结果表明:与单一的倒频谱分析法得到的频谱图相比,利用所提方法处理后的频谱图,圆锥滚子轴承的振动信号特征更加明显,所提方法有利于准确确定圆锥滚子轴承的故障。

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。

外圈非贯通型损伤对圆锥滚子轴承振动特性的影响

鉴于基于力激励函数的损伤表征方法无法准确描述滚子轴承“非贯通型”损伤,提出了基于滚子-滚道接触刚度和阻尼变化的损伤表征方法,并在此基础上构建外圈损伤圆锥滚子轴承振动分析模型,探求“非贯通型”损伤诱发滚子轴承异常振动的内部机理,对比分析了“贯通型”与“非贯通型”损伤对圆锥滚子轴承振动特性的影响,并结合试验验证了所构建模型的有效性。研究结果表明:“非贯通型”损伤沿其长度方向扩展将引起损伤激励幅值增大,沿其宽度方向扩展将引起损伤激励叠加;有量纲特征值随损伤长度的增加单调递增,能准确反应“非贯通型”损伤沿其长度方向的扩展程度,有量纲和量纲一化特征值均随损伤宽度增加无序波动,无法准确反映“非贯通型”损伤沿其宽度方向的扩展程度。

风电机组主轴用双列圆锥滚子轴承的热分析

在赫兹接触理论的基础上,选取某型风电机组主轴用双列圆锥滚子轴承为对象,采用局部法计算了各部分的生热量,并通过有限元进行稳态热仿真,得到轴承的生热计算模型和三维温度场分布,分析了转速、润滑脂黏度以及黏温效应对轴承温升的影响。结果表明:轴承的温度场呈对称分布,轴承温度与转速、润滑脂黏度呈正相关,温升趋势明显,其中转速对轴承温升的影响最明显,润滑脂的黏温效应会对轴承各部分生热量产生不同的影响。

圆锥滚子轴承外圈跳动自动测量系统研究

针对圆锥滚子轴承外圈跳动人工测量效率低、自动化程度低等问题,开发了一种圆锥滚子轴承外圈跳动自动测量系统。该系统包括机械结构、电气控制及数据处理三部分,通过同时测量轴承外圈径向与轴向跳动值,实现轴承旋转精度的准确判断。机械结构主体采用立式L型构型,直线导轨和定心负荷装置等组件固定在主体平板与支架上;电气控制部分采用PLC进行动作控制,借助快慢电机和气缸实现各组件的协调运动,以避免旋转轴线偏心引起的测量误差;基于LabVIEW开发数据处理程序,配合采集卡和工控机完成数据的采集与处理。对测量系统样机进行重复性检验,结果表明,该系统的径向、轴向跳动单次测量误差分别小于±1.8μm和±16μm,具有良好的测量一致性,满足自动化测量要求。

卡车用圆锥滚子轴承外圈轧制成形模拟研究

轧制工艺会影响轴承套圈内部微观组织,从而影响轴承的综合力学性能,为提高卡车用圆锥滚子轴承套圈的使用寿命以及可靠性,研究轴承套圈内部组织演变规律。基于DEFORM-3D平台建立圆锥滚子套圈外圈径轴向热轧过程有限元模型,在不同初始轧制温度和芯辊进给速度条件下得出热轧后环件应变、温度场以及晶粒尺寸的变化规律。结果表明:环件最大应变发生在内外表面与上下端面的交界处;环件最大温度与最大晶粒尺寸均出现在环件心部;环件平均晶粒尺寸随初始轧制温度的升高而减小;随着芯辊进给速度的增大而增大,但环件晶粒分布更为均匀。

圆锥滚子轴承摩擦力矩理论计算和试验分析

深入了解圆锥滚子轴承内部组件间的复杂接触及运动特性,构建其摩擦损耗预估模型。考虑到轴承腔体内部润滑油影响,引入滑动权重系数考虑边界润滑对损耗影响,采用切入发热及贫油回填系数考虑润滑成膜对滚动摩擦影响。通过对比理论预测与实验测试发现:二者最大误差不超过25%。最后,解析了圆锥滚子轴承摩擦力矩的影响机制,结果表明:轴承总摩擦力矩随着载荷的增大而增大,并趋于平稳;滚动摩擦分量变化趋势与总体摩擦力矩相同。

大兆瓦风力发电机主轴用圆锥滚子轴承保持架销孔加工方法

针对大兆瓦风力发电机主轴用圆锥滚子轴承支柱保持架垫圈销孔轴线与垫圈轴线的夹角及销孔位置度精度要求高的问题,提出在现有摇臂钻床上增加数控分度台并制作专用工装的改进措施,实际加工表明该方法可以满足该类保持架销孔的加工需求。