工况参数对高速角接触球轴承动态特性的影响

高速角接触球轴承在航空发动机、高速机床、风力发电机组等众多高速旋转机械中发挥着至关重要的作用。其作为传动和支撑系统的重要组成部分,直接影响着整个设备的运行稳定性和效率。然而,在实际工作中高速角接触球轴承的动态性能往往会受到各种工况波动的影响,而动态性能是衡量其服役性能的关键指标之一。针对工况参数对高速角接触球轴承动态特性的影响展开研究。首先,基于牛顿第二定律建立了高速角接触球轴承的动力学模型,并根据动力学模型计算结果,分析了轴承内圈输入角加速度、库仑摩擦因数对高速角接触球轴承动态性能的影响规律。结果表明:增大轴承内圈输入角加速度与库仑摩擦因数,会增加滚珠与轴承内圈之间接触力与摩擦力矩。

高速角接触球轴承保持架受力分析

介绍了高速角接触球轴承启动过程中球对保持架的冲击力、保持架在离心力作用下产生的环向拉应力以及轴承运转中因球速变化引起的球与保持架之间作用力的计算方法。并以某型号轴承A为例进行了保持架强度计算,根据计算结果选择了合适的保持架材料。

高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。

高速角接触球轴承腔内气相流动与传热特性研究

针对高速运转滚动轴承腔内空气在接触区周围形成的高压区阻碍润滑介质进入,从而导致供油效率降低的问题,以B7008C角接触球轴承为研究对象,考虑轴承几何结构细节,建立了角接触球轴承腔内气相流动模型,采用旋转坐标系描述轴承各组件运动,分析滚动轴承在不同转速与保持架结构参数下的气相流动。用该模型分析了轴承腔内气相流场,揭示了轴承公转、钢球自旋、保持架结构等因素对轴承腔内气相流型与传热效率的影响规律。结果表明:随着公转转速升高,气流速度升高,轴承腔内压差增大;高速下钢球的自旋效应使轴承腔内气压升高,分布不均匀性加剧;保持架兜孔形状、兜孔结构等参数影响换热效率与压力场分布,随兜孔间隙增大,保持架对流换热系数升高。轴端贴近轴承内圈处是配置供油单元出口的理想位置。

轴向受载的高速角接触球轴承接触角域的精确确定

在分析了高速角接触球轴承动态特性方程组的基础上,对动态特性的辅助方程进行了寻求根本变量的分析,得到了各个方程组变量相互耦合的关系图和根本变量。根据高速角接触球轴承受纯轴向力时的特点,提出了应用接触角进行迭代求解动态特性的计算方法。为了确定接触角的求解域,根据文献的计算结果分析了随着载荷和转速的变化内接触角增量小于外接触角增量的特点,并应用本文提出的迭代方法对算例进行了计算,验证了对接触角增量变化分析的正确性,从而将接触角的搜索范围缩小一半,减少了计算量。

惯性载荷对高速角接触球轴承最优预紧力的影响分析

高速角接触球轴承拟静力学模型是轴承内部载荷分布的有效分析手段,是动力学分析的基础.对受轴向载荷的高速角接触球轴承的具体算例进行了求解计算,得出了不同转速下钢球与沟道接触力随预紧力的变化规律.计算结果表明:在低转速范围内,钢球与外沟道接触力随着轴向预紧力的增大而线性增大;随着转速的升高,该接触力会呈现非线性变化,表现出先减小后增大的变化趋势.对这一变化规律进行了详细的分析,并从接触疲劳寿命和陀螺转动摩擦生热的角度,提出了确定高速角接触球轴承最佳预紧力的双重约束条件,为高速角接触球轴承的设计与使用提供参考依据.

基于矩阵表达的高速角接触球轴承动态特性求解方法

三向联合受载的高速角接触球轴承广泛应用于航空航天、机床等领域,其动态特性的求解是研究轴承设计方法和计算转子系统特性的基础。在分析已有高速角接触球轴承动态计算方法的基础上,提出了根据滚动体高速运转时几何参数和力能参数的变化特征,将复杂的高速角接触球轴承动态方程组简化为两个首尾相连接的二力杆有限元模型的求解方法。并给出了刚度矩阵的具体形式和通过设定初始3个方向的受力求解矩阵组的过程。该方法改善了Newton-Raphson方法求解方程组参数耦合的复杂性。算例表明了该方法的计算结果与传统方法的一致性,可以替代传统的拟静力学方法。

高速角接触球轴承速度性能试验研究

以内圆磨床砂轮轴中定压预紧成对串列背对背安装的角接触球轴承为例 ,通过试验研究了结构型式、润滑参数和润滑油对高速性能的影响。研究结果为高速轴承的设计和应用 ,以及润滑参数的选择提供了依据。

高速角接触球轴承发热及其影响因素

为了提高高速主轴单元的热态特性 ,从理论上分析了高速角接触球轴承的受力 ,计算了滚珠与滚道的接触负荷 ,在此基础上 ,计算轴承的摩擦发热 ,编写了高速角接触球轴承发热的计算机程序 ,对高速角接触球轴承实例进行了验证计算并就轴承主要参数对发热的影响进行了讨论。

高速角接触球轴承腔内润滑脂流动特性数值分析

针对润滑脂在高速角接触球轴承运行过程中的流动特征,建立角接触球轴承腔内润滑脂流动分析模型,采用多重参考系方法模拟轴承腔内各组件的运动规律,选用非牛顿流体模型模拟润滑脂的流变特性,运用CFD软件Fluent对轴承腔内润滑脂的分布和流动速度及影响因素进行数值分析。结果表明:轴承腔内润滑脂主要分布在外滚道滚动体运动方向两侧,且流动速度很低;保持架内侧粘附较多的润滑脂,且具有较高的速度;内滚道和滚动体壁面粘附的润滑脂最少,但流动速度最高;轴承转速的增加会使更多的润滑脂粘滞在外滚道滚动体两侧,内滚道与保持架之间的润滑脂减少,但转速的增加使内滚道与保持架之间以及滚动体与内滚道接触区附近的润滑脂的流动速度提高;润滑脂黏稠度、保持架宽度和填脂量的增加,会使润滑脂在轴承腔内的分布相对均匀、保持架与内滚道之间的润滑脂量增加,有利于轴承润滑。

润滑油拖动特性对高速角接触球轴承保持架运动平稳性的影响

在4109,4106和4050航空润滑油油膜拖动特性试验基础上,给出了3种润滑油油膜拖动系数计算公式,并建立了高速角接触球轴承非线性动力学微分方程组,采用预估-校正的GSTIFF变步长积分算法对其动力学微分方程组进行求解。研究了3种航空润滑油对高速角接触球轴承保持架运动平稳性的影响,结果表明:对于这3种航空润滑油,过小或过大的轴承轴向载荷都不利于保持架运动平稳性,且随着轴向载荷的增加,保持架质心轨迹由混乱到单圆涡动再到多圆涡动;当轴承承受1 000 N的轴向载荷时,低温工况下优选4109润滑油,高温工况下优选4106润滑油;当轴承润滑油温度为130℃时,轴承不适合承受过小的轴向载荷,在重载的工况下优选4106润滑油,在轻载的工况下优选4050润滑油,4050润滑油在轻载的情况下较4109润滑油适用范围广。

考虑弹流润滑影响的高速角接触球轴承接触问题数值分析

针对角接触球轴承在高转速条件下的接触问题,基于Reynolds方程得到油膜刚度方程,并在接触刚度和油膜刚度的基础上得出等效接触刚度.建立高速角接触球轴承参数化模型,在考虑弹流润滑影响的情况下,运用有限元软件分析了不同工况下高速角接触球轴承的接触应力、应变和温度.结果表明:轴承的接触应力、应变和接触温度随着载荷和转速的增加而增大;受离心力作用的影响,外圈的接触应力和应变均大于内圈;受不利散热条件的影响,轴承内圈的接触温度高于外圈;考虑弹流润滑影响时轴承内外圈的接触应力、应变和温度都要小于未考虑的情况,弹流润滑对外圈的影响较内圈更明显,随着转速和载荷的增大弹流润滑对轴承接触应力、应变和温度的影响更加显著.

高速角接触陶瓷球轴承与钢球轴承动力学特性对比分析

在15万转/分的转速范围内,对角接触陶瓷球轴承及钢球轴承的接触角、接触应力、内圈位移、旋滚比和刚度的变化特性进行了全面的对比分析。根据滚动轴承分析理论建立了数学模型并采用数值方法求解。分析结果表明:在研究的转速范围内,以上各性能参数均呈现显著的非线性变化特征,其变化特性与转速和滚珠材料类型密切相关;在轴向外载作用下,轴承内圈沿轴向移动,随转速升高,轴向移动量先小幅降低而后急剧增大;轴承径向刚度及轴向刚度值也是先下降而后上升,且变化范围较大。陶瓷球混合轴承几乎在所有的性能参数均明显优于传统的钢球轴承。与传统钢球轴承相比,其接触应力和内圈移动量明显降低、接触角变化较小、轴向与径向刚度变化程度相对较低、动态特性相对稳定,从而具有传统钢球轴承无可比拟的优越性。

轴向受载的高速角接触球轴承有限元分析

基于ABAQUS建立了纯轴向受载高速角接触球轴承的有限元模型,有效处理了考虑摩擦条件的接触问题,实现纯轴向受力高速角接触球轴承仿真分析。并以b218角接触球轴承为例,进行了试算和相关参数的仿真与分析,结果表明,与纯轴向工况的实际情况基本吻合。不同工况下的参数仿真分析为进一步分析纯轴向高速滚动轴承的失效形式提供了理论基础。

高速角接触球轴承串联组合的隔垫调整误差及消除对策

通过对几种配对方法的分析，认为加载试验法简便、实用且可靠。文中介绍了具体操作步骤和注意事项，可以保证磨削主轴的装配质量。附图6幅，参考文献3篇。

高速角接触球轴承稳态温度场的数值模拟及实验研究

工程应用中,高速滚动轴承由于发热引起的失效严重影响设备的正常工作,因此研究轴承的温度场至关重要。以高速机床主轴上常用的B7010C/P4Y轴承为研究对象,用整体法分析轴承的生热量,使用热网络法建立轴承稳态温度计算模型,求解不同转速、载荷和润滑油温度下的轴承温度。结果表明:各节点温度与载荷和转速成正比,钢球节点处温度最高,内滚道节点、内圈节点、外滚道节点、外圈节点温度依次降低;各节点的稳态温度随润滑油温度的降低呈线性减小,表明冷却润滑油对于控制轴承温度有重要作用。利用航空发动机主轴轴承试验机对轴承外圈温度进行试验研究,验证了热网络法求解轴承温度的可行性。

基于STAR-CCM+的高速角接触球轴承喷油润滑研究

喷油润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,喷油润滑条件下轴承温升特性是影响轴承动态工作稳定性的重要因素。基于两相流理论,以71904C角接触球轴承为研究对象,建立全轴承模型,采用旋转坐标系描述各组件运动,分析滚动轴承在不同参数下喷油润滑的两相流与传热效率的影响规律。结果表明:随着轴承转速增加,轴承搅拌力矩也相应增加,导致轴承内部温度升高;润滑油运动黏度增加,轴承内部流场搅拌力矩增加,导致轴承温度升高;轴承喷油速度增加,内部流场温度呈现先增加后降低趋势,因此存在一个最佳喷油速度使得轴承温升最低。

航天器高速角接触球轴承生热及温度场仿真分析

高速角接触球轴承在高速运转条件下生热主要是由于滚子与滚道相互摩擦引起的,其中转速、载荷、材料和润滑状态等都是主要的影响因素。根据滚动轴承生热计算模型,基于MATLAB计算平台对航天器高速角接触球轴承B7005进行生热计算。另外,基于ANSYS有限元分析平台对轴承进行温度场仿真分析。最后比较两种方法的结果,分析表明,理论计算与有限元分析结果接近,验证了所介绍的温度场仿真分析方法具有较高的可靠性,也是热-结构耦合分析和寿命分析的重要基础。

脂润滑高速角接触球轴承外圈热特性分析及试验

角接触球轴承在工作中由于内部各零部件及润滑脂的相互摩擦,导致温度上升,严重影响轴承的使用寿命和性能。针对此问题,以H7008C角接触球轴承为研究对象,考虑滚珠自旋的影响,建立一种适用于高转速脂润滑条件的生热模型及传热模型,得到不同转速下轴承外圈的温升情况;试验测试了不同转速下轴承的外圈温度。研究结果表明:高转速下滚珠自旋摩擦生热量不可忽略,采用此模型比整体法模型计算得到的外圈温度更接近试验温度,且与试验测试温度的误差在9%以内,从而验证了该理论模型预测轴承外圈温升的可行性。

高速角接触球轴承中的冲击滑动研究

高速角接触球轴承中,球与保持架的碰撞会导致球与滚道的冲击滑动,从而引起滚道划伤和轴承早期失效。为探究球与保持架的冲击碰撞导致的瞬时滑动,以某高速角接触球轴承为研究对象,通过对联合载荷下角接触球轴承的动力学仿真,分析了变速工况及保持架结构参数对球与保持架的冲击碰撞、球与滚道的冲击滑动以及零件磨损率的影响。结果发现,加减速及恒定转速下,球与保持架的运动呈现周期性变化;由于球进入和离开径向载荷区域时公转角速度的变化,球与保持架碰撞并导致球相对内、外圈滚道发生冲击滑动;为适应球公转角速度的变化,适当增大兜孔间隙,可以减小球与保持架兜孔碰撞力的大小和频率,从而减小球与滚道的冲击滑动以及保持架的磨损率。