基于响应面法的双级串联轴承结构优化设计

双级串联轴承相比传统的单级轴承具有极限转速高、使用寿命长等优点,但双级串联轴承相比单级轴承增加了一级轴承结构,导致整体质量较大,限制了很多场合的应用。针对此问题,对双级串联轴承结构进行优化设计。通过有限元分析,得到轴承等效应力、接触应力和整体温升情况,并采用响应面法对各设计变量进行局部灵敏度分析,确定并筛选出与目标函数相关性较高的参数。以轴承质量、疲劳寿命和温升为优化目标,以球径、球数和沟曲率半径系数为设计变量,通过多目标遗传算法对双级串联轴承进行多目标优化设计,从而得到双级串联轴承最优内部几何参数,并根据优化结果搭建试验装置进行了试验验证。优化结果表明:优化后双级串联轴承质量减轻10.47%,最大接触应力减小9.11%,最大等效应力减小6.45%,最大温度增大1.9%,所提优化方法为双级串联轴承结构设计及航空场合的拓展应用提供理论依据。

考虑离心膨胀的双级串联轴承油膜刚度和阻尼

轴承的弹流润滑状况与其动态性能有着密切的关系,对轴承弹流润滑特性的精准计算是轴承转速分析及可靠性设计的关键。为探究双级串联轴承的油膜刚度和阻尼特性,建立了考虑离心膨胀效应后的双级串联轴承拟静力学与弹流润滑分析模型,即离心膨胀影响模型,分析了离心膨胀效应对双级串联球轴承油膜刚度和阻尼的影响规律。研究结果表明:双级串联轴承一、二级轴承的内接触油膜刚度和阻尼随转速的增加而减小;考虑离心膨胀后,油膜刚度有所增加,阻尼减小,且变化率的幅度随转速增加而增大。在邻近高速工况时,考虑离心膨胀的因素能提高计算精度,而一旦转速达到高速区域,离心膨胀效应的影响几乎是不可忽略的。