Influence of Lubrication Performance on the Service Life of Rolling Mill Bearings

In order to confirm the early failure cause of a four-row cylindrical roller bearing at the backup roll position of a six-high cold sheet mill, its lubrication behavior under harsh operating conditions is investigated. Through establishing and solving the Elastohydrodynamic Lubrication （EHL） model of the roller-inner raceway contact region, the minimum oil film thickness and the real lubrication performance are achieved. The results show the bearing failures come from the poor oil film thickness in the case of high temperature and low rotational speed, which leads to contact wear. So various approaches to improve bearing life via improving lubrication are compared. It has been proved decreasing surface roughness of both contact bodies is an effective way.

滑动效应对球轴承滚动体缺陷频率影响的研究

在弹流润滑作用下,球轴承滑动效应引起的滚动体缺陷频率低于理论值,不利于对球轴承进行故障诊断,为此,建立了一种考虑弹流润滑作用下球轴承滑动效应的轴承动力学模型,研究了球轴承滑动效应对滚动体缺陷频率的影响。首先,基于轴承动力学理论和弹流润滑理论,分析了球轴承内各部件间的等效刚度与等效阻尼;然后,根据部件间受力关系,建立了考虑滑动效应的含滚动缺陷故障轴承动力学模型;最后,分析了弹流润滑作用下轴承滚动体与轴承内外圈间的滑动效应,获取了滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,并通过试验对模型的正确性进行了验证。研究结果表明:由于球轴承滑动效应的存在,滚动体缺陷频率约为理论值的93.6%;通过增大载荷可抑制滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,滚动体缺陷频率约为理论值的96.3%,但由于滑动效应始终存在,滚动体缺陷频率始终低于理论值。该研究结果为弹流润滑作用下球轴承的打滑抑制与故障诊断提供了参考依据,丰富了轴承故障动力学建模理论。

沟道表面纹理对滚动轴承热弹流润滑的影响

为研究沟道表面纹理对轴承润滑性能的影响,建立了滚动轴承的热弹流润滑模型并与动态接触模型进行耦合分析,仿真结果表明该模型可以模拟角接触球轴承在不同表面下的润滑状态并直观反映其润滑特征的变化。通过对比横向、纵向和各向同性3种表面纹理发现:纵向纹理表面形成油膜的能力较好,平均膜厚和最小膜厚均高于光滑表面,且对表面压力、温度和应力的影响较小,相对于光滑表面可以明显改善润滑的效果;横向纹理和各向同性纹理会引起表面压力、温度和应力的剧增;另外,增大纹理波长或减小纹理幅值均会降低接触区压力,增大膜厚,减小温升,降低最大Von Mises应力,选择合适的纹理波长和幅值有利于提升轴承润滑性能。

基于推力轴承结构的润滑膜厚与摩擦因数测量系统

开发一种基于推力轴承结构的润滑膜厚与摩擦因数测量系统。该测量系统在较低速度下可实现膜厚与摩擦因数的同步测量,在较高速度下可通过保持架固定和玻璃盘回转模式实现润滑油膜测量,通过保持架自由回转和玻璃盘固定模式实现摩擦因数的测量。通过测量不同载荷下的润滑油膜厚度随速度变化曲线,以及与单点接触的测量结果进行定量对比,验证了该测量系统的可靠性。测量得到的摩擦因数曲线表明了滚动体打滑现象的存在。该测量装置为润滑剂特性和滚动轴承润滑特性研究提供了一种评价方法。

大型水轮发电机弹性金属塑料瓦推力轴承技术

介绍了大型水轮发电机弹性金属塑料瓦推力轴承的优点、热弹流润滑性能分析方法和设计技术,并推导了考虑滑移影响的弹性金属塑料瓦推力轴承的雷诺方程。

一种锂基高速轴承润滑脂的弹流拖动及流变特性研究

通过模拟滚动轴承的实际工况,得到一种锂基高速轴承润滑脂在不同工况下的弹流拖动系数,给出该脂拖动系数的数学模型,并对其流变特性进行分析,建立流变模型。结果表明:当载荷相同,速度由20 m/s增加到40 m/s时,拖动系数逐渐变小。当速度相同,载荷由20 N上升到135 N时,拖动系数增加至某一最大值之后减小。拖动力受润滑膜厚、滑滚比、平均极限剪切应力、接触圆半径和平均剪切模量的影响。润滑脂的平均极限剪切应力和速度呈显著的负相关关系,且和载荷呈正相关关系;润滑脂的平均剪切弹性模量与速度呈负相关关系。载荷超过转折载荷之前,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈正相关关系;载荷超过转折载荷之后,润滑脂的平均剪切弹性模量与载荷呈负相关关系。

含沟槽结构的水润滑橡胶轴承三维弹流润滑分析

综合考虑水润滑橡胶合金轴承橡胶弹性变形以及其多曲面、多纵向凹槽的几何结构,利用有限元ANSYS CFX软件进行含沟槽结构的水润滑橡胶合金轴承三维弹流润滑数值仿真,研究不同偏心率、转速对水润滑橡胶合金轴承的水膜压力分布、水膜厚度分布、承载能力以及摩擦系数的影响,研究结果表明橡胶弹性变形及多曲面、多纵向凹槽的几何结构对轴承润滑特性影响显著.

润滑油水污染对轧机油膜轴承瞬态热弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,利用考虑时变和热效应的Reynolds方程建立油水两相流的弹流润滑模型,分析轧机油膜轴承在水介入润滑油后对其润滑的瞬态影响,并讨论不同初始条件下的瞬态润滑特性。结果表明:不同瞬时下,润滑膜的压力膜厚变化明显;润滑油介入水后,随着含水量的增加,润滑油黏度增加,润滑膜的中心压力及中心膜厚增加,最小膜厚先增大后减小,最大温度降低;随着初始转速的增加,最大压力减小,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均增加;随着初始轧制力的增加,最大压力增加,入口区压力、二次压力峰值及膜厚均减小。

油水两相流润滑轧机油膜轴承的摩擦行为分析

目的研究含水润滑油对轧机油膜轴承的摩擦学性能的影响。方法选取轧机油膜轴承为研究对象,利用油水两相流体数学模型和弹流润滑方程研究轧机油膜轴承在等温条件下的润滑特性,分析油水两相流体润滑膜的压力、膜厚分别随含水率、滑滚比、轴颈间隙、主轴转速和轧制力的变化关系。结果水介入润滑油之后,随着含水率的增加,油水两相流体的黏度先增加,在含水率为30%左右时达到最大值(0.08 Pa·s),之后又迅速减小,直至接近于纯水的黏度(0.001 Pa·s)。当含水率为30%时,无量纲膜厚达到最大值(0.82),当含水率为90%时,无量纲膜厚达到最小值(0.68)。结论随着含水率的增加,油水两相流体由油包水流型转化为水包油流型,压力变化不大,膜厚先增加后减小,作为润滑剂,油包水流型比水包油流型具有更好的润滑性能,且在流型转变点处的润滑性能最优。随着滑滚比和轧机油膜轴承主轴转速的增加,压力减小,承载能力减弱,膜厚增加,润滑性能增强。随着轴颈间隙和外部轧制力的增加,压力增加,承载能力增强,膜厚减小,润滑性能减弱。

点接触纯滚动被试轴承球润滑性能研究

润滑工况是滚动接触疲劳寿命的主要影响因素之一,而润滑剂、接触形式等因素都对润滑状态有所影响。采用新研制的三点接触纯滚动轴承球加速疲劳试验机,研究了被试球钢球和陶瓷球在润滑油N32润滑下的润滑性能,并计算了最小油膜厚度及润滑膜参数,分析了润滑状态。结果表明,所用的润滑油N32是合适的,被测试的钢球和陶瓷球工作在弹性流体动力润滑(EHL)状态。分析结果为钢球和陶瓷球的对比滚动接触疲劳性能试验提供了理论基础。

基于滚道表面粗糙的高速圆柱滚子轴承弹流的理论分析

建立了基于表面粗糙的高速圆柱滚子轴承非稳态时变热弹流分析模型,分析了轴承滚道与滚动体接触表面粗糙度幅值大小及其方向对轴承弹流性能的影响。理论分析表明:轴承接触表面粗糙纹理方向、粗糙度幅值及其粗糙度波长对高速圆柱滚子轴承的弹流特性具有显著的影响;合理选择轴承接触表面粗糙度幅值、波长及纹理方向,可以有效改善高速圆柱滚子轴承的弹流特性。

基于响应面法的热弹流润滑效应下滚动轴承疲劳可靠性分析

为揭示热弹流润滑效应对滚动轴承疲劳可靠性的影响,采用一种结合二次多项式与一次二阶矩法的响应面法进行分析.考虑弹流润滑效应对温度场的影响,将热应力映射到滚动轴承赫兹接触区内,建立热弹流润滑效应下的滚动轴承接触应力分析模型,同时考虑热弹流润滑效应、材料属性以及疲劳强度修正系数的随机性,结合应力-强度干涉理论,运用所提方法完成热弹流润滑效应下滚动轴承的疲劳可靠性分析.与15万次传统Monte Carlo模拟结果相比,两种计算结果的失效概率之差为2.1×10-4,相对误差为24.4%,而文中所提方法耗时只有Monte Carlo方法的0.15%;随机变量的可靠性灵敏度分析结果符合实际认识,能正确反映热弹流润滑效应对滚动轴承接触疲劳可靠性的影响.

基于弹性流体动压润滑条件的滚动轴承耐磨损设计

分析了弹性流体动压润滑的理论和条件 ,阐述了基于弹性流体动压润滑的圆柱滚子轴承耐磨损设计的方法和步骤。

线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值分析

基于Ostwald模型建立的脂润滑控制方程与能量方程联合求解,通过压力-温度的循环来计算线接触脂润滑热弹性流体动力润滑数值解。分析了一般工况参数对润滑膜压力分布和润滑膜形状的影响,探讨了不同工况下热效应对脂润滑弹流数值解的影响。

弹流润滑高速角接触球轴承旋滚比分析

为了提高主轴轴承的高速性能,提出弹流润滑高速角接触球轴承的数学计算与分析模型。针对实际生产工况建立弹流润滑高速角接触球轴承分析计算模型。并将弹流润滑高速角接触球轴承的旋转打滑分析转化为旋滚比的分析。通过计算与分析,得出弹流润滑高速角接触球轴承在不同工作条件下或选用不同轴承参数时,轴承旋滚比的变化规律及旋滚比与各参数之间的关系。为实际生产中高速角接触轴承的选择使用和轴承的参数优化设计提供了理论依据,并为机床高速主轴用支撑轴承的设计与优化提供分析计算模型。

杂质颗粒对油水两相润滑轧机油膜轴承弹流润滑的影响

以轧机油膜轴承为研究对象,建立了油水两相流的弹流润滑模型,分析了润滑液中杂质颗粒对轧机油膜轴承润滑性能的影响。结果表明:存在杂质颗粒时,杂质颗粒接触区压力增大,入口区压力及最大压力变化不大,膜厚减小;随着杂质颗粒半径的增大,入口区压力增大,颗粒接触区压力增大,最大压力减小,膜厚减小;随着杂质颗粒浓度的增加,入口区压力减小,杂质颗粒接触区压力增大,最大压力增大,膜厚减小;随着杂质颗粒流速的增加,入口区压力及最大压力变化不大,而颗粒接触区域压力增大,膜厚减小;随着油水两相流体中含水量的增加,入口区压力减小,最大压力增大,杂质颗粒接触区压力增大,膜厚增大。

椭圆点接触弹流润滑数值计算与影响因素分析

润滑油膜是影响高性能滚动轴承使役寿命的关键因素,润滑状态直接影响到轴承滚动接触表面胶合、擦伤和疲劳失效。研究等温条件下稳态点接触润滑,对深入分析滚动轴承的润滑状态,提高其使役寿命具有重要的理论意义和应用价值。首先建立椭圆点接触弹流润滑的理论模型,采用多重网格法进行数值求解,得出了油膜压力和膜厚分布。计算分析了不同黏压关系、无量纲椭圆比、速度、载荷、材料(弹性模量和黏压系数)等参数对润滑油膜和压力的影响,结果表明:速度参数是影响点接触弹流润滑膜厚最重要因素,载荷与速度参数相比,其对油膜影响不大;油膜厚度随着载荷参数增大而变小,但变化的幅度很小;设定的材料数值越大,润滑油膜越厚,且影响较为显著;当采用不同黏压关系复合迭代计算时,轻、中载荷膜厚差不超10%,重载差别增大。多层网格法是求解点接触弹流润滑问题的有效方法,计算结论可为解决工程实际润滑问题提供了理论依据。

基于EHL理论的脂润滑轴承沟道表面缺陷研究

根据脂润滑轴承失效表现形式,分析了滚动轴承沟道表面缺陷产生的原因,建立了球-沟道表面缺陷条件下的脂润滑弹流数学模型和油膜厚度方程,采用数值计算方法分析了不同尺寸的表面缺陷及表面光滑条件下的脂润滑弹流润滑油膜压力和油膜厚度分布规律。结果表明:轴承工作过程中,球-沟道表面会形成位置、尺寸和形状随机分布的凸起和凹坑;相比于光滑表面,缺陷表面会引起油膜压力和油膜厚度显著变化,且对于同类型表面缺陷,随着缺陷尺寸的增大,引起油膜压力和油膜厚度分布变化的规律大致相同但效果增强;表面缺陷均会对轴承润滑脂的润滑效果造成不良影响。

滚动轴承弹流油膜测试仪的研制与应用

利用阻容振荡原理，通过电路参数优化，研制出一台滚动轴承弹流油膜厚度测试仪。仪器的分辨率为3.5Hz／pF，测量范围为0～2.2nF。仪器在全膜弹流润滑时可定量测量弹流膜厚;在部分膜时可根据振荡波形分析非金属时间接触率。利用仪器实测某惯性轮轴承的弹流油膜厚度，并考虑热和乏油的影响，对轴承的弹流油膜厚度进行理论计算，实测结果与理论计算结果基本一致。

高温自润滑滚子轴承游隙匹配设计研究

高温自润滑滚动轴承在高温下工作,摩擦热和环境温度的变化会导致轴承游隙大小改变,进而影响轴承的工作精度。为探讨高温下轴承材料物理性质及其匹配性对轴承游隙的影响,基于热传导理论建立高温自润滑滚子轴承游隙变化计算模型,以纳米胶体TiO_(2)/金属陶瓷高温内梯度润滑层材料作为高温滚动轴承滚子材料,通过高温滚动轴承游隙测量实验验证模型的有效性,并分析摩擦热、环境温度变化及不同材料配对副对滚子轴承工作游隙的影响。研究表明:滚子轴承的工作游隙变化量随着环境温度的上升而增大;与环境温度变化引起的游隙变化值相比,摩擦热对轴承游隙值变化的影响较小;当自润滑轴承配对副为内外圈采用轴承钢材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较大;当自润滑轴承配对副为内外圈采用陶瓷材料、滚动体采用微孔陶瓷时其游隙变化较小。