攻克深沟轴承径向游隙配套方法

深沟球轴承的径向游隙是轴承非常重要的检测项目,游隙的好坏直接影响轴承的质量和寿命,制定一套深沟球轴承径向游隙配套方法来提高合套的准确性,保证轴承的径向游隙的合格率。

径向游隙对深沟球轴承疲劳寿命影响精细分析

采用Romax Designer工程分析软件,应用ISO/TS 16281寿命计算方法,根据经典的滚动轴承理论,对某风机用电机轴深沟球轴承,在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ISO/TS 16281寿命进行了大量的计算,重点对轴承的疲劳寿命进行了精细分析,分析了径向游隙对轴承ISO/TS 16281寿命的影响。研究结果表明,径向游隙对寿命的影响不仅仅是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;相同工况条件下,存在一个相对最优的径向游隙,由于所研究电机的两个轴承所受载荷不同,因而相对最优的径向游不同。研究结果可为深沟球轴承的优化设计提供参考。

深沟球轴承塑料保持架的联合仿真优化

为改善深沟球轴承塑料保持架的注塑变形问题,以锁口端部收缩值为优化评价指标,采用模流分析对保持架浇口数量、加强筋形状以及玻纤含量进行优化选择,通过Minitab软件设计响应曲面试验并结合分类回归树(CART)模型获得注塑工艺参数的最优预测组合。结果表明,优化后锁口端部收缩值由2.461 mm降至1.092 mm,下降55.63%,保持架注塑变形问题得到明显改善。再基于Helius联合仿真对保持架的熔接痕强度进行分析,将模流分析结果映射到ANSYS并通过结构求解器进行运算,证明了优化后的深沟球轴承塑料保持架无失效风险,熔接痕处强度满足要求。

深沟球轴承织构化滚道表面润滑性能的数值分析

织构化深沟球轴承摩擦副表面的接触形式、织构形态对轴承润滑性能的影响机制尚不明确。为探究微织构对深沟球轴承椭圆接触摩擦副表面弹流润滑性能的影响,基于弹流润滑理论,考虑滚道织构对于摩擦表面间油膜厚度的影响作用,建立一种适用于深沟球轴承的织构化表面接触弹流润滑分析模型。然后,采用多重网格法进行数值计算,根据结果分析不同载荷及卷吸速度下织构深度和半径对接触表面油膜压力和厚度分布的影响规律。结果表明,摩擦副表面的润滑性能随着载荷的增大而变差,随着卷吸速度的增大而变好;织构化表面的流体动压效应则随着织构深度的增加而逐渐增大,随着织构半径的增大而逐渐减小,当典型深沟球轴承的滚道织构深度在1.5~2.7μm,半径在3~7μm范围时,织构化摩擦副表面的润滑性能表现最佳,证明适当的织构型式可有效改善深沟球轴承摩擦副表面的润滑性能。研究织构对深沟球轴承摩擦副表面的润滑特性规律,可以为椭圆接触类型摩擦副的织构化优化设计提供理论参考。

深沟球轴承喷油润滑搅油损失研究

为了揭示喷油润滑时深沟球轴承搅油损失随喷油润滑条件的变化,提高齿轮箱综合传动系统的性能,建立深沟球轴承喷油润滑下的数值计算模型,并用SKF模型进行验证。采用数值模拟和设计正交方案的方法研究喷油润滑时深沟球轴承内部流场运动状态,以及在不同工况参数下深沟球轴承喷油润滑的搅油损失,并通过极差分析和方差分析确定各个因素对轴承搅油损失的影响程度。研究表明:在喷油润滑过程中,外圈表面润滑油体积分数随着润滑油的进入不断提高,并且逐渐趋于均匀稳定,而内圈表面润滑油体积分数则始终很低;喷嘴角度对轴承内部润滑和搅油功率损失影响很大,当喷嘴朝向外圈时,搅油力矩最小,但润滑性能较差,当喷嘴朝向内圈时,润滑性能最好,但搅油力矩稍大;各个因素对轴承搅油损失影响由大到小顺序为节圆直径、转速、喷油压力、喷嘴直径、温度。研究结果对探究深沟球轴承喷油润滑搅油机制和提升车辆传动效率提供了重要的设计和理论参考。

基于粒子群-遗传混合算法的深沟球轴承优化设计

为了提高深沟球轴承的服役性能,提出一种基于粒子群-遗传混合算法的优化设计方法。其以额定动载荷和额定静载荷为目标函数,以滚动体直径、节圆直径、滚动体数目和内外圈滚道沟曲率半径系数为设计变量,基于粒子群算法,引入罚函数和遗传交叉、变异操作,解决带约束优化问题求解和局部最优问题。并以6206型轴承为算例,对优化后的轴承进行应力分析和敏感度分析。结果表明,所提出算法的收敛性能较好、优化能力较强、运算速度较快,优化后的深沟球轴承接触应力下降了31.7%,从而验证了所提出方法的有效性。

变工况下深沟球轴承保持架动态特性分析

新能源电动机运转过程中,以转速波动为主的变工况会对深沟球轴承的动态性能产生重要影响。以6207型深沟球轴承为研究对象,考虑了保持架的柔性变形,在Ansys/Ls-Dyna软件中建立深沟球轴承显式动力学分析模型,分析了不同角加速度加速工况及不同转速波动工况对保持架稳定性和接触特性的影响。研究结果表明,角加速度增大会导致保持架速度波动变大和稳定性降低;相比于稳定工况,转速波动工况下钢球与保持架接触力以及保持架不稳定性明显增加,转速波动工况对保持架稳定性影响由大到小依次为:矩形波动、三角波动、简谐波动、稳定工况。

深沟球轴承的二次回归通用旋转组合设计

以Romax软件为平台,针对型号为6212的深沟球轴承,采取二次回归通用旋转组合设计方法建立轴承的回归模型;利用回归方程和加权优化算法,对深沟球轴承的双目标参数优化设计,并将优化的结果进行了仿真验证,对比分析发现,寿命和径向刚度的仿真值和预测值比较接近;轴承的寿命和径向刚度随着内、外圈沟曲率系数的增大而降低;内、外圈沟曲率系数fi和fe的交互影响对轴承的径向刚度影响总体大于对寿命的影响,表明优化模型和计算方法正确有效,可用于深沟球轴承寿命和径向刚度的分析和预测。

电动机脂润滑密封深沟球轴承的密封性能

以电动机用脂润滑密封深沟球轴承为研究对象,基于滚动轴承动力学以及流体力学理论建立脂润滑密封深沟球轴承动力学微分方程组,求解多相流模型并分析了轴承结构参数对其密封性能的影响,试验结果表明:润滑脂泄漏速率随着外沟曲率半径增大先减小后增大,随着径向游隙增大而增大,随着保持架兜孔直径、引导间隙增大而减小;密封寿命随着外沟曲率半径、保持架兜孔直径、引导间隙增大而增大,随着径向游隙增大而减小;润滑脂填脂率对润滑脂泄漏速率影响显著,填脂率过大使泄漏加快,填脂率过小易导致球接触区域润滑不良,最佳填脂率为30%,此时密封寿命最长。

航空高速电机用深沟球轴承失效分析

某高速电机用深沟球轴承在工作短时间内出现保持架断裂故障。采用表面形貌观测、断口分析、化学成分分析和试验验证等方法,对故障轴承保持架断裂原因进行了分析。结果表明:故障轴承在过大的轴向力和润滑不足的综合作用下,加速了钢球与滚道间的磨损,使轴承产生运转阻滞,导致钢球对保持架的作用力增大,最终造成轴承保持架在薄弱处断裂失效。本文的研究结果为同类型失效轴承的设计改进和使用提供了指导。

外圈旋转大型深沟球轴承的密封结构设计

针对某机械用大型深沟球轴承污染严重、维护成本高的问题,优化设计了一种新型密封结构,最终优化方案得到了实施。首先对小型深沟球轴承的常规防尘盖和橡胶密封圈结构进行了介绍,总结了其特点并统计了其使用尺寸范围;然后参考常规密封的外圈牙口槽和内圈迷宫型结构,设计了一种非接触式钢板密封结构,应用后未达预期。根据轴承应用中的问题再次优化初步方案,调整了内外挡板位置并增加了O形密封圈,最终方案实施后效果良好,可为中大型深沟球轴承增设密封提供借鉴。

深沟球轴承中球的自转规律研究

建立航空发动机高低压转子系统中深沟球轴承的拟静力学模型,运用Newton-Raphson法进行求解,分析载荷和转速对深沟球轴承内部载荷分布和球自转规律的影响。结果表明:深沟球轴承在转速不高时,径向力的改变对钢球自转角速度的影响不明显,而在转速较高时,随着径向力的增加,钢球自转速度逐渐增大;随着径向力的增加,承载区最外侧钢球的自转角速度比承载区内侧钢球的自转角速度增幅大;随着转速的增加,钢球的自转角速度增加。

基于ANSYS Workbench的深沟球轴承接触应力有限元分析

利用ANSYS Workbench软件建立了深沟球轴承的三维非线性接触模型,对模型的边界条件进行合理的设置后,基于有限元的方法,在Static Structural(ANSYS)中对深沟球轴承的接触应力和变形进行了仿真计算,得到了轴承滚动体和内、外圈不同部位接触应力和变形的分布。计算结果与Hertz理论解进行了对比,两者具有良好的一致性,说明了用ANSYS Workbench分析滚动轴承接触问题是可行的,符合轴承在载荷作用下受力和变形的实际情况;有限元仿真计算的结果为滚动轴承的设计、优化和失效分析提供了参考依据,具有一定的工程实用价值。

点接触弹流润滑条件下的深沟球轴承表面局部缺陷动力学建模

传统轴承动力学模型多为无润滑干接触状态下建立的接触力学模型,没有考虑润滑对轴承振动的影响。由于球轴承内部钢球与滚道之间润滑油膜的存在,油膜影响轴承的接触刚度。基于非线性赫兹接触变形和弹性流体润滑,提出了一种深沟球轴承局部缺陷的两自由度动力学模型。首先将接触变形、径向间隙和缺陷的连续性变化关系对轴承的局部缺陷影响提出了模拟的方法,然后加入了弹流润滑对轴承接触刚度的影响这一因素,并建立深沟球轴承的两自由度动力学模型,能更加准确的模拟轴承实际运转时的真实状态。最后通过振动响应的仿真信号与轴承故障实验台的数据进行对比,验证这种模型的准确性,为轴承故障诊断提供了理论依据。

深沟球轴承的载荷分布与刚度特征研究

采用有限元法计算了"奇压"与"偶压"两种受载形式下深沟球轴承的静力学响应。对比讨论了轴承内接触应力分布、轴承变形及刚度的变化特征。结果表明当外载荷达到某一值时,关键滚动体与外圈滚道接触中心的接触应力明显大于与内圈滚道接触中心的接触应力,并随着载荷的增加,这个趋势越发明显;两种受载形式下,轴承的位移与刚度表现出明显的差异,奇压形式下,轴承的径向位移小于偶压形式下的径向位移,而奇压形式下的轴承刚度则大于偶压形式下的刚度;相同载荷作用下,静力学方法计算的轴承径向位移小于有限元法计算结果。

低噪音深沟球轴承振动特性研究

在滚动轴承动力学分析理论基础上建立含轴承零件工作表面波纹度的深沟球轴承动力学数学模型,并以某型号低噪音深沟球轴承为例,对不同结构参数、工况参数及谐波参数下低噪音深沟球轴承的振动特性进行理论分析。结果表明,合理选取径向游隙、内外沟曲率半径系数及保持架兜孔间隙等参数能使轴承本身达到减振降噪目的;振动值随轴承宽度增加逐渐减小;施加一定轴向载荷能有效降低轴承振动;存在的合理转速使用范围能有效降低轴承振动;内外滚道谐波阶次等于钢球数目整数倍时,轴承振动明显加剧;外滚道激励谐波对应的激励频率为kzfc,内滚道激励谐波对应的激励频率为kzfc+fs;偶次谐波阶次钢球表面波纹度对轴承振动有激励作用;轴承旋转套圈会激励更大的轴承振动值;瞬时载荷增加或瞬时速度提高均会致轴承振动增大。

深沟球轴承复合故障动力学特征

为提高状态监测水平,诊断和识别轴承的早期故障,降低因轴承故障导致的损失,针对径向载荷作用下复合故障激励的滚动轴承振动机理的复杂性问题,基于Hertz接触理论,考虑复合故障、轴和轴承座与轴承之间的耦合激励、时变位移激励和滚动体滑动等因素,提出了4自由度复合故障深沟球轴承动力学模型.模型描述了滚动体在滚道表面上的接触和运动,探究了轴承表面复合故障激励机理,分析了3种工况条件下滚动轴承复合故障对系统动力学振动响应的影响,为轴承状态监测和诊断提供了理论依据.实验和模拟研究结果表明,复合故障的振动响应是由内、外圈单故障的振动响应耦合作用的结果,在频谱图中可以明显地分辨出内、外圈故障特征频率及倍频成分,与单故障相比较,其对应的幅值增大.缺陷尺寸增大、转速增高和载荷增强均会使复合故障轴承的振动幅值增大,影响其运行状态,进而加速轴承的失效,降低轴承的使用寿命.

基于显式动力学的深沟球轴承弹性接触动态应力研究

滚动轴承是机械工业的重要基础件,其内部的动态应力状态对其寿命有着重大影响。针对滚动轴承内部弹性非线性接触的特点,以深沟球轴承6304为研究对象,建立了深沟球轴承全柔体弹性接触非线性动态有限元分析模型,采用显式动力学有限元法对深沟球轴承进行了转动过程非线性接触动态仿真,获得了深沟球轴承的运动学特性和轴承内部应力在轴承转动过程中的动态变化的特点和规律。结果表明,显式动力学有限元法可在满足高精度要求情况下求解滚动轴承内部的动态应力,为进一步研究滚动轴承的承载能力和寿命提供了有力的分析方法。

深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响

讨论轴承接触问题的性质,分析深沟球轴承的接触应力与变形的计算方法.利用ANSYS参数化语言APDL建立深沟球轴承的三维有限元模型.通过接触边界条件的处理,得到深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响.结果表明:轴承的径向变形随内、外沟曲率系数的增大而增大,当内、外沟曲率系数fi≤0.51,fe≤0.515时,内、外圈接触应力呈减小趋势;当fi>0.51,fe>0.515时,内、外圈接触应力呈增大趋势.为合理选择内、外沟曲率系数提供科学依据.

基于ADAMS的深沟球轴承仿真分析

在考虑弹流润滑的基础上,采用Newton-Raphson法求取轴承等效综合刚度和阻尼系数,通过碰撞模型,拟合出轴承接触时的刺入深度。在确定上述参数基础上运用ADAMS软件中的impact函数对深沟球轴承进行动力学分析,并且对仿真值与理论计算值进行了比较。