保持架对低温工况全陶瓷球轴承振动特性的影响

为探究保持架对低温工况下全陶瓷球轴承振动特性的影响,开展氮化硅全陶瓷球轴承低温工况下的理论与试验研究,测试并分析装配有不同材料保持架的全陶瓷球轴承振动信号特征。研究结果表明,保持架的振动特性与其受力状态的贡献特征频率类似,均以保持架特征频率f_(c)、陶瓷球特征频率f_(b)的倍频、内圈特征频率f_(i)的倍频及保持架与内圈耦合的特征频率成分为主;改变轴向载荷及试验温度,装有聚合物基和胶木保持架的全陶瓷球轴承振动速度小于装有碳纤维复合材料保持架的全陶瓷球轴承,但装有碳纤维复合材料保持架的全陶瓷球轴承峭度值小于装有胶木和聚合物基复合材料保持架的全陶瓷球轴承,即在全陶瓷球轴承信号平稳性以及降低故障概率方面,碳纤维复合材料要优于胶木和聚合物基复合材料。研究结果对于低温工况下全陶瓷球轴承保持架的选取具有一定的参考与借鉴价值。

基于热-力耦合的陶瓷球轴承摩擦力矩分析

滚动轴承摩擦力矩是导致轴承发热的主要因素,为准确描述轴承摩擦力矩与温升的耦合关系,基于滚动轴承拟动力学及弹流润滑理论,考虑轴承预紧力、离心效应、热膨胀等影响,建立了基于热-力耦合的陶瓷球轴承摩擦力矩计算模型,并试验验证了模型的正确性。分析了不同工况条件及轴承结构参数对陶瓷球轴承摩擦力矩的影响,计算结果表明:陶瓷球轴承摩擦力矩受载荷、转速、预载荷影响较大;合理选择轴承的结构参数以及润滑油温度均有助于降低轴承整体的摩擦力矩。

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明:随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现:全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。

陶瓷球轴承接触角和预紧力对高速磨削电主轴静刚度的影响

陶瓷球轴承作为电主轴的核心部件,其结构参数对电主轴的静刚度有着重要的影响。基于角接触球轴承径向刚度计算公式,通过仿真分析研究了接触角和预紧力对电主轴静刚度的影响。通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了不同接触角和预紧力下主轴前端径向变形及主轴静刚度,进而根据有限元仿真结果拟合得到了主轴静刚度关于接触角和预紧力的拟合方程及拟合曲线。

混合式陶瓷球轴承在液氮中的摩擦学性能研究

研究了由ＳｉａｌｏｎＳｉ３Ｎ４陶瓷球、９Ｃｒ１８内外环以及由ＰＴＦＥ和玻璃纤维制成的保持架组合成的混合式陶瓷球轴承在液氮气氛和重负荷条件下的摩擦磨损性能．结果表明：通过９０ｍｉｎ的－１９６℃超低温台架试验后，混合式陶瓷球轴承仍可以正常工作．对试验后的陶瓷球进行显微镜观察未发现大面积的接触疲劳破坏，但在内外环滚道表面有轻微疲坑．混合式陶瓷球轴承的摩擦功耗明显低于钢制球轴承．

姿控飞轮用陶瓷球轴承失效特性分析

通过氮化硅陶瓷球混合轴承和钢球轴承在干摩擦条件下的高速(5000r/min)运转试验,对比分析了电机驱动电流的变化特性和轴承运行噪声等指标,利用立体显微镜、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪等分析混合陶瓷球轴承摩擦副的表面形貌,分析陶瓷球轴承的失效特征及其在无润滑条件下的长时间稳定运行机制.结果表明:陶瓷球轴承在临界失效阶段的电机驱动电流波动比普通钢制轴承小,在进入严重失效前可持续运行5h,比普通钢制轴承的运行时间长得多;陶瓷球以表面裂纹和表层剥离为主要破坏机制,滚道破坏机制主要表现为疲劳裂纹、点蚀及犁痕等多种形式;在运转过程中,陶瓷球轴承脱落的片状磨屑因脆性易形成微球体而被排出摩擦工作区,延迟了出现轴承运行卡死等现象.由于氮化硅陶瓷球混合轴承摩擦副的不同材质特性和损伤方式,使得其临界失效性能优于普通钢制轴承.

混合陶瓷球轴承优化设计中接触问题的三维有限元分析

从混合陶瓷球轴承优化设计出发 ,借助ANSYS分析软件对陶瓷球与套圈沟道的接触问题进行了三维有限元分析 。

混合陶瓷球轴承接触应力和变形的数值求解

提出了一种基于Matlab软件求解赫兹接触问题时超越方程的新方法 ,具有编程非常简单、使用方便、计算精度高和应用前景广泛等优点 ;给出了球轴承无量纲接触参数的计算曲线 。

表面涂敷聚四氟乙烯固体润滑薄膜的混合式陶瓷球轴承与全钢轴承性能对比分析

以受轴向载荷的三点接触球轴承为研究对象,采用Heathcote轴承滚动滑动理论,计算了轴承球与套圈之间的表面滑动,并根据固体表面受力变形,计算了固体薄膜润滑情况下轴承球与滚道间的牵引力,对比分析了混合式陶瓷球轴承和全钢轴承在高速下产生的热量、表面剪应力、旋滚比以及接触角等重要轴承性能参数.结果表明:在PTFE固体薄膜润滑下,陶瓷球轴承在40000r/min、3000N载荷下所产生的热量仅为钢轴承的62.6%,旋滚比为钢轴承的18%.试验结果对特殊工况下陶瓷球轴承的设计和应用具有参考价值.

高速陶瓷球轴承脂润滑试验研究

在自行研制的高速轴承试验台上,对型号为6305的三点接触高速混合式陶瓷球轴承在载荷1500N,27000r/min工况下用两种润滑脂进行试验研究,并将筛选结果和油润滑条件下的温升和功耗进行了比较。试验结果表明:KK3润滑脂可以在高速情况下对混合式陶瓷球轴承实现有效的润滑;同时kk3脂润滑下陶瓷球轴承的功耗比用10号主轴油润滑下的陶瓷球轴承低24.1％,该结果对于简化高速、短寿命轴承的润滑系统和提高轴承可靠性有重要意义。

陶瓷球轴承性能分析与试验研究

通过有关软件计算分析和性能测试试验 ,介绍了陶瓷球轴承和钢制球轴承在旋滚比、油膜厚度、轴向刚度、接触应力、摩擦力矩、发热量和振动等性能方面的差别 ,指出了陶瓷球轴承的优缺点。附图 8幅 ,表

陶瓷球轴承的制造工艺及其相关技术

陶瓷轴承是应高速化要求而产生的，它具有很多优良性能，但制造工艺难度也很大。文章讨论了陶瓷材料的选择、陶瓷球和内外套圈的加工与检测、以及陶瓷球轴承的结构设计等重要问题。

陶瓷球轴承在高速电主轴中的应用及发展

介绍超高速切削的历史和高速加工机床的发展现状．对制造高速加工机床的关键技术—高速主轴单元、高速主轴轴承进行讨论，分析陶瓷球轴承在高速电主轴中的应用及其发展前景．

混合陶瓷球轴承接触曲面及接触应力的三维有限元分析

本文提出用有限元法,并借助于有限元分析软件ANSYS5.7对转速为60000r/min的深沟混合陶瓷球轴承接触应力进行计算,并用二次曲面方程对接触曲面的形状进行拟合。

温变配合间隙对全陶瓷球轴承-转子系统动态特性影响分析

针对全陶瓷球轴承热变形小,在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点,建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型。将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,考虑温变配合间隙的动力学模型能够准确模拟全陶瓷角接触球轴承在不同工作温度下的动态特性。随着工作温度的升高,全陶瓷球轴承振动整体呈现增大趋势,且振动幅度呈现非线性变化趋势。在全陶瓷球轴承外圈与轴承座配合处适当采用紧配合有助于减小高温下轴承外圈与轴承座之间配合间隙,提升变温工况下全陶瓷球轴承回转精度。研究工作可为全陶瓷球轴承状态分析提供参考,并为全陶瓷球轴承-转子系统优化设计提供理论依据。

超高速主轴陶瓷球轴承性能的研究

陶瓷球轴承采用质轻的Ｓｉ３Ｎ４陶瓷材料作滚珠，减小了高速下作用在滚珠上的离心力和陀螺力矩，不仅具有较低的温升，而且还有较高的刚度，特别适用于超高速机床主轴。

高速机床主轴用陶瓷球轴承动态性能试验分析

对高速磨床主轴用陶瓷球轴承B70 0 5C/HQ1P4在不同转速、载荷及润滑条件下的运转特性进行试验 ,结果表明 :电主轴在 80 0 0 0r/min的转速下仍能正常运转 ;在起始温度、转速、润滑及冷却相同的条件下 ,陶瓷球轴承较钢制轴承摩擦力矩小、温升低 ;在润滑不充分的情况下 ,陶瓷轴承具有良好的运转特性。

沟曲率半径系数对高速陶瓷球轴承润滑状态影响的研究

采用迭代法,建立高速深沟陶瓷球轴承点接触等温弹流润滑计算模型.根据实际载荷和工作环境,推导出轴承润滑的边界条件,对各种沟曲率半径系数的轴承模型进行数值仿真分析计算,得出了内外沟曲率半径系数分别与轴承压力区最高压力和膜厚的关系。结果表明:在相同载荷速度和润滑油的情况下,内圈沟曲率半径系数为0.5145和0.5196时,轴承内外圈与滚动体接触区最小膜厚相同,在这个区域内外圈接触区膜厚较为接近.在相同载荷速度和润滑油情况下,内外圈接触区最大压力随着沟曲率半径系数的增大而增大。通过与传统理论计算的对比,结果具有较好的一致性,研究结果对高速深沟球轴承参数优化具有指导意义。

超高速角接触陶瓷球轴承球径对性能的影响规律及其参数优化

建立了超高速角接触混合陶瓷球轴承计算模型,同时给出了旋滚比及轴向刚度的计算公式。根据高速角接触球轴承球径的约束条件,分析了在不同转速及轴向载荷的情况下,球径对于接触载荷、接触应力、旋滚比及轴向刚度等性能参数的影响。通过以上性能参数随球径变化的规律,结合球径取值为离散量的特点,提出了球径的优化设计方法。