螺栓预紧力对风力发电机组变桨轴承强度影响的研究

变桨轴承是风力发电机组的核心传动部件,为研究螺栓预紧力对其强度的影响,以某型风力发电机组三排滚柱回转支承为研究对象,通过有限元方法建立“轮毂-轴承-叶片”模型,利用梁单元模拟螺栓并施加预紧力,非线性弹簧单元模拟实体滚子,进行变桨轴承静力学仿真计算。对比不同螺栓预紧力下极限工况对三排滚柱回转支承套圈应力、位移、滚动体接触载荷分布规律的影响及螺栓自身强度。结果表明,减小螺栓预紧力时,轴承套圈油槽位置应力减小,滚动体接触载荷减小,套圈位移增大。考虑到轮毂侧的滚动体承载略大于叶片侧,实际装配过程中可适当增大内圈螺栓预紧力。

三排滚柱式转盘轴承微动分析

三排滚柱式转盘轴承缓慢摆动时滚子和滚道之间会产生微动损伤,严重时会引发滚道裂纹的萌生、扩展,甚至滚道剥落,加速转盘轴承失效。这里利用非线性弹簧代替滚子的有限元简化方法,对比滚子压缩试验,获得滚子与滚道最大接触载荷,然后建立滚子与滚道接触的局部有限元模型,研究圆柱滚子在微动情况下纯滑动工况、纯滚动工况及滑动-滚动工况的损伤情况,分析摩擦系数和滑动位移对等效应力、交变应力和接触应力影响,为工程实际选型提供参考。

交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子偏载分析及修形

针对联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子与滚道之间接触应力分布的'偏载效应'和'边缘效应'问题,提出在轴承游隙合理取值的前提下,通过对滚子的修形设计来改善滚子滚道接触状况的有效方法。对轴承的整体力学系统进行建模和求解计算,采用有限长线接触理论研究轴承游隙对滚子偏载的影响。在合理轴承游隙下,研究滚子在不同凸度量时滚子与滚道之间的接触应力分布情况。研究结果表明:滚子偏载后接触应力沿接触线呈现不对称分布,重载端压力增大而轻载端压力减小,并且这一趋势随着轴承游隙值的增大而趋于显著。通过对滚子的适当修形可以改善'偏载效应',并消除'边缘效应'。滚子的凸度量越大,效果越显著,但滚子载荷有向滚子中部集中的趋势。在综合考虑这些影响的基础上确定出联合载荷作用下的交叉圆柱滚子转盘轴承的滚子最佳修形参数。

三排柱式回转支承非理想Hertz接触特性分析

传统方法对三排柱式回转支承的滚柱与滚道间的接触分析都是基于Hertz接触理论,然而滚柱与滚道的实际接触超出了Hertz接触理论的范围。针对该问题,重点研究了滚柱与滚道的非理想Hertz接触特性,得出了接触变形及接触应力沿滚柱轴向的变化规律。结合McEwen关于圆柱体法向接触理论,推导了滚柱与滚道接触区内部的应力场各应力分量解析表达式,并讨论了滚道失效与应力之间的关联。最后,建立了滚柱与滚道接触的3D有限元模型,仿真结果表明,接触区的应力分布与解析解基本吻合,结论可为三排柱式回转支承的设计与制造提供参考。

联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的承载能力分析

建立了在径向、轴向和倾覆力矩联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的力学模型,该模型考虑了转盘轴承的游隙参数。采用Newton-Raphson法对力学模型进行了数值求解。计算了转盘轴承的安全系数和疲劳寿命两个承载能力指标,分析了转盘轴承游隙变化对转盘轴承内部载荷分布、安全系数和疲劳寿命的影响规律。结果表明:转盘轴承游隙的变化对转盘轴承内部的载荷分布和承载能力有着显著的影响。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.24 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数下降了16%,疲劳寿命减小了26%。

交叉滚子转盘轴承的有限元分析

通过分析交叉滚子转盘轴承两组滚子的载荷分布情况,确定受载最大滚子,计算接触表面及次表面应力值,利用Pro/E和ANSYS Workbench之间的无缝连接,将在Pro/E中建立的三维几何模型导入ANSYS Work-bench中进行有限元分析,并与传统的理论分析计算结果进行比较,证明有限元分析的正确性,为转盘轴承的设计优化和疲劳寿命分析提供了科学依据。

千吨级全地面起重机用转盘轴承的承载能力分析

六排滚子转盘轴承是千吨级全地面起重机的关键部件,主机对该转盘轴承的可靠性要求极高。转盘轴承的合理设计和正确选型是建立在对其进行系统的力学分析的基础之上的。利用转盘轴承在承受联合载荷时的变形协调条件和受力平衡条件,建立千吨级全地面起重机用六排滚子转盘轴承的力学模型,通过与有限元模型计算结果的比较,验证所建立的力学模型的正确性。结果表明:转盘轴承上部两排滚子的载荷显著大于下部两排滚子的载荷。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大,这一趋势在游隙增大的初期更加明显。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.28 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数先是随之快速下降,然后再缓慢下降。当轴向游隙为0 mm时转盘轴承的安全系数是2.66;然而,当轴向游隙增加到0.28 mm时,转盘轴承的安全系数下降了42%。

三排滚子转盘轴承的校核计算方法

针对现有转盘轴承在工程应用中所出现的滚道塑性变形、滚道疲劳剥落和套圈结构断裂这三种失效形式,利用转盘轴承的数值分析模型和有限元分析模型建立了联合载荷作用下三排滚子转盘轴承的校核计算方法。数值分析模型借助于变形协调条件和受力平衡条件解决了滚动体负荷分布的静不定求解问题;有限元分析模型将滚子简化为弹簧单元,而套圈仍然采用实体单元,避免了实体滚子与滚道接触的大量非线性数值求解计算。利用所建立的校核方法计算得出了滚道的抗塑性变形安全系数、滚道的疲劳寿命和套圈的结构强度安全系数,为判定该轴承满足给定应用工况要求的程度提供了依据。

中子应力谱仪样品承重台回转支承载荷分析

针对中子应力谱仪样品承重台(简称"中子谱仪样品台")旋转运动机构用三排圆柱滚子回转支承的特殊结构和受载情况,基于Hertz理论,实现了力学分析模型的建立和求解,在此基础上通过有限元法分析了中子谱仪样品台极限工况下滚子与滚道之间的接触特性,然后分析了轴向载荷、径向载荷、滚子数量对回转支承刚度的影响。研究结果表明:在中子谱仪样品台极限工况下,上排滚子与滚道的接触区域等效应力最大,为76.98MPa,外圈滚道的最大等效应力为14.82MPa,内圈滚道最大等效应力为11.26MPa;刚度分别随轴向载荷、径向载荷和滚子数目的增大而增大,且均成非线性关系,当轴向载荷增至1200kN、径向载荷增至300kN时,轴向刚度和径向刚度增长趋势明显减慢,当上排与下排滚子数量增至170时,轴向刚度的增大趋势明显加快。研究结果为中子谱仪样品台旋转运动机构的设计提供了参考。

交叉滚子转盘轴承静载荷计算方法

根据滚子接触受力和变形的关系,推出交叉滚子转盘轴承承受力矩的计算表达式。在误差允许范围内,通过积分简化解出力矩计算的解析解。在轴承承受力矩和轴向力联合载荷的情况下,给出静轴向载荷—力矩图。整个过程简化了原交叉滚子转盘轴承的静载荷受力分析。

滚子夹套式回转支承轮压均衡方法研究

针对大型回转式起重机械采用滚子夹套式回转支承存在的轮压分布不均衡问题,提出了改变回转支承上轨道不平度的解决方案,探讨了应用有限元分析软件模拟调整轨道不平度实现轮压均衡的具体方法,并设计了验证性试验对实物模型进行了现场测试。试验结果表明,通过调整回转支承上轨道不平度可以改善轮压分布,证明以文中提出的有限元方法指导调整回转支承上轨道不平度可行。

六排滚子转盘轴承的有限元分析

针对转盘轴承套圈断裂和滚道剥落2种失效形式,提出了一种通过有限元分析对六排滚子转盘轴承进行强度校核的方法。该方法在建立转盘轴承有限元模型时将滚子滚道的非线性接触等效为非线性弹簧单元,并计算轴承套圈的内部应力分布,根据最大内部结构应力校核轴承的结构强度;采用滚子与滚道之间的接触模型计算滚子与滚道之间的最大接触应力来校核轴承的接触强度。该模型考虑了轴承套圈的结构变形,比传统轴承理论刚性套圈假设的计算结果更能反映实际情况。有限元计算结果与工程实际中该类型转盘轴承的失效情况相符。

大型三排滚柱式回转支承的摩擦力矩特性研究

基于Hertz接触理论和静力平衡条件,建立三排滚柱式回转支承静力学计算模型,在此基础上给出摩擦力矩计算公式,并以某型号三排滚柱式回转支承为例,分析载荷参数和结构参数对摩擦力矩的影响。结果表明:摩擦力矩与纯轴向力及纯倾覆力矩均成正比;负间隙对回转支承摩擦力矩的影响显著,而正间隙对摩擦力矩的影响很小;摩擦力矩随着滚柱长度的增大而增大,随滚柱直径的增大而减小;合理选择滚柱尺寸参数既可满足承载要求,又可降低回转支承摩擦力矩。

大型全地面起重机用转盘轴承的选型分析

针对大型全地面起重机用转盘轴承特殊的工况条件和使用要求,对大型全地面起重机用转盘轴承结构类型进行分析对比。结果表明在安装空间受限条件下,采用六排滚子结构能获得较大的承载能力,可满足大型全地面起重机的工作要求。为大型全地面起重机用转盘轴承的设计及选型提供了参考。

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。

单排交叉滚柱式回转支承失效分析

针对某型雷达方位驱动系统中单排交叉滚柱式回转支承在使用过程中发生运转卡死的问题,复核了该回转支承的受力情况和额定寿命,复查了生产过程,在内外圈理化检验、外圈滚道断口分析基础上综合开展了失效分析,最后针对回转支承的失效原因提出了预防措施。

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。

基于Romax的交叉圆柱滚子回转支承寿命分析

为了研究交叉圆柱滚子回转支承的寿命,利用Romax对其实际工况进行模拟,在Roamx软件中建立仿真模型,研究回转支承在不同的加载、径向工作游隙、工作温度下的接触应力、油膜厚度、寿命变化情况。结果表明:随着轴向载荷的增加,接触应力增大,油膜厚度最小值减小,寿命降低,存在一最佳轴向载荷使得回转支承满足使用寿命要求;径向工作游隙由负值增加到正值时,接触应力先减小后趋于稳定,油膜厚度最小值在一定区间处于稳定状态,寿命先增大后趋于稳定最后减小,存在一满足回转支承使用寿命要求的最佳径向工作游隙;随着工作温度的升高,油膜厚度逐渐减小,寿命开始时保持稳定但随着温度的继续升高寿命开始降低,存在一最小油膜厚度使得回转支承满足使用寿命要求。

三排滚柱式回转支承疲劳寿命分析

三排滚柱式回转支承是回转支承中综合承载能力最好的一种,疲劳寿命是其研究的核心内容,研究疲劳寿命一方面为正确设计选择回转支承提供详实资料,充分发挥其功能,提高经济效益;另一方面,提高安全性和可靠性,避免重大事故发生。以三排滚柱式回转支承为研究对象,利用L-P理论进行疲劳寿命理论计算,建立三排滚柱式转盘轴承整体有限元模型,采用两根非线性弹簧模拟滚柱—滚道之间的接触行为得到滚道载荷分布,并与理论结果对比分析,验证有限元计算结果的可靠性。将有限元计算结果导入到Fe-safe疲劳分析软件进行疲劳寿命仿真计算,得到滚道最小安全系数和最少应力循环次数,通过误差分析验证疲劳仿真分析的可靠性。

特种推进器用三排圆柱滚子式转盘轴承的负荷分析

针对特种推进器用三排圆柱滚子组合式转盘轴承的特殊结构和受载情况,分别分析了三排圆柱滚子式转盘轴承在轴向载荷、径向载荷以及倾覆力矩作用下三排滚动体的受力状态,得出了每个受载滚子的载荷、最大接触应力及变形量的变化图,确定出每列滚子最大载荷所在的位置和数值,并通过简化力学模型进行了有限元分析。