滚滑比对滚动轴承摩擦性能的影响研究

采用多重网格法进行了非牛顿流体的等温线接触弹流润滑和线接触热弹流润滑的数值计算,分析了热效应和不同圆柱滚子转速下的滚滑比对滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度和压力分布的影响;基于滚滑摩擦基础性能试验台,进行了试验并研究了不同圆柱滚子转速下滚滑比对圆柱滚子-轴承内圈摩擦副摩擦性能的影响。结果表明:滚动轴承的圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的油膜厚度随着滚滑比的增大不断减小,随着圆柱滚子转速的增大不断增大,且线接触热弹流润滑工况下的润滑油的油膜厚度明显小于等温线接触弹流润滑工况下的油膜厚度;随着圆柱滚子转速的增加,油膜压力不断降低,当圆柱滚子转速较大时,油膜压力受转速影响较小;在不同的圆柱滚子转速下,圆柱滚子-轴承内圈摩擦副的摩擦系数随着滚滑比的增大而增大。

FeCr合金波纹形貌对滚滑摩擦性能影响的原子分析

目的研究FeCr合金不同表面波纹形貌对滚滑摩擦力学特性的影响,旨在指导高精密零件表面加工。方法采用分子动力学方法构建了光滑表面、一维和二维正弦波纹表面。综合分析了不同形貌特征对纳米压痕和滚滑摩擦过程中FeCr合金的变形、亚表面损伤以及摩擦性能的影响。结果在纳米压痕试验中,光滑表面接触面积最大,受压后变形最大,且压痕力与接触面积呈正相关。不同表面形貌的塑性变形临界压深存在显著差异,其中二维正弦波纹表面的临界压深最大。在纳米滚滑摩擦试验中,原子相互作用占主导作用,在3种表面中,光滑表面摩擦力和摩擦因数最高。在纯滑动或高速滚动时,一维正弦波纹表面的摩擦因数最小。此外,在摩擦试验中,磨损原子堆积高度、分布与界面形貌特征、滚动速度相关。磨屑原子堆积的体积和高度与接触面积呈正相关,与滚动速度呈负相关。二维正弦波纹表面磨屑原子堆积高度最低,亚表面最为稳定。结论波纹形貌表面能够减小实际接触面积,密集的波峰和波谷能够减小材料的变形,提高亚表面稳定性。

数据中心冷却系统制冷剂泵滚滑转子型线理论及性能研究

为了解决数据中心冷却系统制冷剂泵中转子的磨损问题,设计一种新型滚滑转子型线,利用滚柱与内转子和外转子进行啮合,形成一种滚动形式的内啮合转子泵,研究滚滑转子型线的构建,推导制冷剂泵排量公式;分析滚柱半径、包角和偏心距的变化对滚滑转子几何结构、制冷剂泵排量、滚滑转子承受应力的影响。结果表明,随着滚柱半径的增大,制冷剂泵的排量略微减小,滚滑转子受到的最大应力先减小后增大;随着包角的增大,滚滑转子受到的最大应力逐渐增大;随着偏心距的增大,制冷剂泵的排量逐渐增大,但滚滑转子受到的最大应力逐渐增大。

表面粗糙峰/谷对大滑滚比线接触热弹流润滑接触的影响

假设在一个表面上存在单个粗糙峰或粗糙谷,采用数值分析方法研究大滑滚比下粗糙表面对线接触热弹流润滑接触的影响。研究发现:粗糙峰和粗糙谷造成油膜压力、膜厚和温升曲线的局部波动,其中压力的波动最为明显;在滑滚比较小时,粗糙峰和粗糙谷对压力、膜厚和温升曲线的影响较大,随着滑滚比的增加,影响逐渐降低;随着滑滚比的增加,粗糙峰幅值增加对压力、膜厚和温升曲线造成的波动也逐渐减弱。研究结果对于揭示滚珠丝杠或无保持架轴承等的润滑油膜形成和失效有重要意义。

一种高速滚滑复合导轨副的设计与制造

分析数控机床常用的导轨形式,提出一种兼顾直线导轨高速性能和钢导轨高刚性的滚滑复合导轨副。完成了结构设计和样机试制,并对制造过程中的工艺方法进行了详细阐述。样机精度和刚性测试结果表明:该高速滚滑复合导轨副可以同时满足数控机床移动部件的精度、刚性及移动速度的需求。

牙轮钻头空心滚滑复合轴承的设计

轴承是牙轮钻头的重要组成部分,它的失效直接影响着整个钻头的使用寿命。为此,分析了牙轮钻头用滑动轴承、滚动轴承及浮动套轴承的研究现状,在综合3种轴承各自优势的基础上,最终设计出了空心滚滑复合轴承和有孔浮动套滚滑轴承:①空心结构的滚滑体较实心结构的滚滑体提供了更多的贮存润滑油空间,使牙轮转动过程中滚滑体的各接触面之间的润滑性能得以改善;②空心结构增大了滚滑体的散热面积,自由流动的润滑油通过对流散热方式冷却轴承各个转动的部件。同时,建立了滚滑轴承的有限元分析模型,进行了实心和空心结构滚滑轴承的等效应力与接触应力分析。结果表明:空心滚滑复合轴承比实心结构的承载能力更强,滚滑体的应力分布也更为均匀,降低了由局部应力过大或温度过高而导致整个轴承失效的概率,有利于提高牙轮钻头的使用寿命。最后,建议空心滚子的空心度在50%～70%,滑块的空心度不宜超过60%。

大滑滚比工况下弹流摩擦试验研究

针对大滑滚比工况,在自行改造的双盘摩擦磨损试验机上,完成了一系列线接触弹流摩擦试验;测量了不同工况下的摩擦因数,对试验结果进行了全面的分析,得到了一系列摩擦曲线,反映了多种具体工况下,各工况参数对摩擦因数的影响。结果表明:载荷比较小时,摩擦因数对载荷或转速的变化非常敏感;随着载荷的增大,摩擦因数对载荷与转速的敏感程度急剧下降;大滑滚比工况下,摩擦因数随滑滚比的变化幅度不大;摩擦因数随载荷增大而减小,且减小幅度随载荷增大而减小;摩擦因数随转速增大而减小,且减小幅度随转速增大而减小。

滚滑轴承滑块的润滑机制

研究滚滑轴承滑块的润滑机制,分析滚滑轴承与传统滚滑轴承润滑机制的区别。通过数学推导和实例计算验证了滚滑轴承能够形成油膜,并且推导出油膜厚度的近似计算公式,为滚滑轴承的进一步研究提供了理论依据。

滚滑复合被动关节的研究与开发

研究开发了滚滑复合的新型被动关节,它兼有滚动运动副和贴塑滑动运动副的特点,可以提高并联机构被动关节的抗力矩能力和运动精度的稳定性。建立了滚滑复合被动关节结合部的变形解析求解方法,为其设计提供了依据,并对所研制的一种滚滑复合被动关节进行了解析计算和试验验证。同时给出了滚滑复合被动关节的应用方法,并在所研究开发的六轴混联数控机床6PM2上进行了应用。

滚滑复合被动关节的理论解析与实验研究

研究设计了一种滚滑复合单R被动关节,该关节兼备轴承滚动副和贴塑滑动副的特点,可提高并联机构R被动关节抗弯矩的能力,且可使其回转运动精度的稳定性得到改善。对所研制的单R被动关节进行理论解析和实验研究,建立了一种关节在弯曲载荷作用下的变形简化的求解方法,并在所研发的混联数控机床VC80上进行了应用。

基于ABAQUS的滚滑轴承动力学分析

以滚滑轴承为研究对象,运用ABAQUS有限元仿真分析软件,建立了轴承的有限元分析计算模型,并对其弹性接触状态下的动力学问题进行了仿真分析,得到了轴承各零件最大应力的分布及其动态变化规律。结果表明有限元法能够精确的求解滚滑轴承动力学问题,在稳定工况下,滑块与内、外圈接触的表面应力最大,内、外圈表面的应力次之,圆柱滚子表面的应力最小。其中滑块承受了较大部分的载荷,有效地降低了滚子表面的接触应力,且滑块与滚子之间的协调性良好。

基于ABAQUS的滚滑轴承温度场分析

滚滑轴承是一种用于承受重载冲击载荷的新型轴承,它由内、外圈以及交错分布于滚道的滚子和滑块组成。为了分析滚滑轴承运行过程中的温度场分布,运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行温度场仿真。结合有限元仿真动画、温度场分布云图及相关历程数据,对轴承温度和单个滚子温度变化规律进行分析。得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有温升较低和温度场分布均匀的结论。

高速冷滚打成形中滚滑摩擦热效应分析

高速冷打成形是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程,其中由于滚滑摩擦产生的热效应将影响工件金属的流动性,进而对成形零件质量和性能产生影响。为了深入了解热效应引起的工件内部不均匀的温度场变化规律,进而选择合理的冷滚打成形参数,提高产品的成形质量,在冷滚打成形花键原理的基础上,分析了滚滑摩擦对冷滚打成形机理影响;建立了有限元仿真模型,仿真获得了滚滑摩擦产生的温度场随时间的变化规律,及其对成形应力、应变、金属流动和滚打力力的影响,为冷滚打成形精度控制提供参考。

循环载荷冲击下滚滑轴承的振动特性

在深入研究其结构和工作机理的基础上,建立一种新型轴承的振动物理模型,运用振动力学的相关理论,建立其数学模型,通过数学模型,得出其固有振动的特征方程及特征解;由系统的固有振动方程得出伴随矩阵,由伴随矩阵求出其主振型,由主振型得出主质量矩阵,由主质量矩阵得出正则振型矩阵,最后得到该新型轴承系统的稳态响应表达式。通过稳态响应表达式分析系统的振型及振幅,并通过计算和试验分析了影响系统振幅的一些因素。研究结果表明:系统的主振型为内圈在x和y方向上作同为正向或同为负向振动和内圈在x和y方向上作正负相反方向振动两种,新型轴承产生共振的影响因素为内圈质量、滚子个数、内圈旋转位置、滚子的横向刚度、滑块与内外圈之间的油楔刚度,当这些因素以一定方式结合且其值等于激振频率时,系统将产生共振,新型轴承产生振动的振幅在内圈转动过程中无变化、与其滚子个数及滚子横向刚度大小成反比。

滚滑轴承滑块的油-气两相流润滑分析

为改善滚滑轴承的润滑,运用两相流理论对其滑块进行油气润滑设计,建立滑块的油-气两相流CFD模型,分析不同入口角度、进气速度、进油速度和润滑油黏度对流场油相分布的影响。结果表明:油-气混合润滑方式能在内外滚道接触区形成有效的润滑油膜;油气管道夹角影响油滴分布,角度过大时大量油滴会在滑块侧面上附着,角度过小时油滴会在外滚道入口处堆积,造成供油连续性不好,油膜稳定性下降;进气速度过大会降低油滴附着率,无法形成有效油膜,而进油速度过大会造成润滑油累积,出现搅油现象,因此选择合适的进气和进油速度,才能控制油滴的大小和保持润滑过程的连续性;润滑油黏度会影响油滴在滑块上的附着效果,合理地选择润滑油黏度,才能保证流场油相分布均匀。

滚滑轴承及其试验研究

为了降低轴承的疲劳磨损,提高轴承的使用寿命,阐述了滚滑轴承的构建过程,并对滚滑轴承、滚动轴承和滑动轴承承受的接触应力问题进行了理论对比分析和试验验证。结果表明,滚滑轴承是一种结构合理且性能优于滚动轴承和滑动轴承的轴承,其既具有滚动轴承优良的低速启动性能,又具有滑动轴承良好的重载性能。

基于虚拟样机技术的滚滑轴承动力学仿真分析

利用Pro/E软件建立了滚滑轴承的几何模型,并将其成功导入ADAMS软件进行了滚滑轴承的运动学和动力学仿真,得到了滚滑轴承在受载运动状态下滑块和滚子的受力及振动状况,对仿真结果进行了分析,验证了滚滑轴承的优点。

运用ABAQUS的滚滑轴承动态特性有限元分析

运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行动态性能仿真。结合有限元仿真动画、接触应力云图及相关历程数据,对速度、外圈滚道顶部部分区域受力以及接触应力进行分析,得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有良好运动协调性和接触振动特性的结论,为螺旋弹性滚子用于滚滑轴承提供了理论依据。

滚滑复合轴承研究

针对牙轮钻头的滑动轴承和滚动轴承在实际工作中所存在的问题,提出一种牙轮钻头滚滑复合轴承,对滚滑复合轴承结构进行有限元对比分析、模拟对比试验和钻头现场验证实验,表明滚滑复合轴承是一种较先进的创新性轴承。

滚滑轴承螺旋空心滚子受力变形的理论研究

在结合滚动轴承和滑动轴承的基础上,提出了一种新型滚滑轴承,通过对其螺旋空心圆柱滚子的受力、应力、变形能及变形的分析,推导出了滚子的径向和轴向变形公式,有利于分析弹性滚子的直径和长度的变化,为滚滑轴承的优化设计及应用提供依据。