薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。

动力传动机构四点接触球轴承的振动特性分析

针对动力传动机构四点接触球轴承的振动开展研究,建立了考虑润滑的四点接触球轴承振动分析模型,并以QJ214四点接触球轴承为例,对不同结构参数及工况参数下轴承的振动特性进行了理论分析。结果表明:四点接触球轴承径向游隙和滚动体数量越小,轴承振动越小;内、外圈沟曲率半径系数对轴承振动的影响较大,合理选择内、外圈沟曲率半径系数可以有效降低轴承振动;润滑剂可以缓和振动冲击,减小轴承的振动;对四点接触球轴承施加合理的轴向载荷可以降低轴承的振动。

传动机构用四点接触球轴承优化设计

以QJ214四点接触球轴承为研究对象,建立以轴承额定动载荷和摩擦力矩为目标函数,以轴承内圈沟曲率半径系数、外圈沟曲率半径系数、钢球直径、球组节圆直径、原始接触角为设计变量的优化模型,采用遗传算法对四点接触球轴承进行优化,并基于四点接触球轴承拟静力学模型研究轴承接触角的变化。结果表明:优化后轴承的内圈沟曲率半径系数为0.520,外圈沟曲率半径系数为0.531,钢球直径为17.600 mm,球组节圆直径为97.811 mm,接触角为35°,工作接触角均大于垫片角,额定动载荷增大了1.592%,摩擦力矩减小了4.051%。

四点接触球轴承钢球-沟道多点接触成因分析

针对四点接触球轴承钢球与沟道间发生多点接触引起轴承过早失效的问题,以QJ214四点接触球轴承为研究对象,建立了钢球-沟道接触模型,分析了结构参数及工况参数变化时钢球-沟道发生多点接触的成因。研究结果表明,内外圈沟道曲率半径系数或内外垫片厚度的增大可使钢球-沟道接触状态由三点接触转变为两点接触,再转变为三点接触;恒定转速时,轴向载荷的减小可使钢球-沟道接触状态由两点接触转变为三点接触;转速及轴向载荷均恒定时,径向载荷的增大可使部分钢球-沟道接触状态由两点接触转变为三点接触,再转变为四点接触。研究成果为避免四点接触球轴承在运转过程中发生多点接触而引起的猫眼圈磨损失效提供了参考。

分阶式四点接触齿轮滚刀的参数化设计

分阶式四点接触齿轮为凹凸式接触齿轮,具有接触强度高、弯曲强度高及重合度高等优点。为进一步推进分阶式四点接触齿轮的实际应用,本文对分阶式四点接触齿轮滚刀的三维参数化设计进行了研究。通过对三维软件进行二次开发,实现了在软件内部环境通过人机交互式界面调用程序的动态链接库,在对话框中输入滚刀的模数、外径和螺旋升角等基本参数即可自动创建分阶式四点接触齿轮滚刀的三维参数实体模型。为进一步研究滚刀的切削性能以便对刀具的结构或参数进行改进,对所建分阶式四点接触齿轮的滚刀模型进行了有限元分析,结果显示,滚刀在顶刃部位的位移变形最大,达到31.087μm;从刀齿根部到顶刃的应力由180.39Pa增大到6.74MPa,应变则由7.887×10^(-8)增大到0.00313。

面向典型工况的四点接触球轴承接触状态分析

四点接触球轴承在实际服役环境下易出现三点、四点接触现象,复杂时变的接触特征导致其建模分析及试验研究的难度较大。首先,建立四点接触球轴承力学模型,对其接触受力及运动状态进行分析;然后,利用刚体动力学分析轴承各零件之间的瞬态几何关系;最后,利用赫兹接触和润滑理论建立力学模型,通过GSTIFF I3求解器获取轴承组件在各个时刻相互之间作用所产生的状态信息,从而得到四点接触球轴承的多点接触特征。基于上述模型开展了转速、径向载荷等工况参数对四点接触球轴承动态接触的影响分析,结果表明:当转速较高时,轴承在离心力的作用下容易出现三点接触现象,副接触对的接触力随着转速的提高而逐渐增加;当径向载荷与轴向载荷比值增加到一定程度时,轴承易出现四点接触现象。

风力发电机变桨轴承强度分析及影响因素

以某MW级风电机组双排四点接触球转盘轴承为例,采用ANSYS有限元分析软件建立叶片-轴承-轮毂的整体有限元模型,将钢球与沟道的非线性接触等效为弹簧单元,进行轴承结构强度和接触强度校核计算,该分析方法可减少大规模的接触计算,提高变桨轴承计算效率。对轴承宽度、加强盘厚度、轴承外径、沟道位置、预紧力等影响参数进行了研究,结果表明:增大轴承宽度、外径以及适当增加预紧力,有利于提高变桨轴承的静承载性能及疲劳性能;适当增大加强盘厚度,可有效提高变桨轴承沟道边缘的承载能力;沟道位置下移,可有效改善变桨轴承套圈的疲劳强度。

一种四点接触球轴承自动装球装置

针对传统四点接触球轴承人工装配效率低,装配质量不稳定,成本高的问题,提出将球径向压入改为圆周侧向压入,采用专用模具使球由模具内部落入装球工位,并设计了一种球数可调、控制精确的自动装球装置,满足了该类轴承的装配需求。

四点接触球轴承在新能源减速器结构设计中的应用

为了满足新能源汽车电机高转速和大扭矩的设计要求,文章在输入轴上采用了整体式四点接触球轴承代替普通深沟球轴承的设计思路,利用Masta软件分析轴承受力及寿命情况,并通过台架和整车进行试验验证,计算结果与实验情况符合较好,满足客户使用要求,这说明四点接触球轴承在能源减速器高速轴上的应用是可行的。

大功率风电偏航四点接触球轴承保持器结构设计改进

介绍了风电偏航用四点接触球转盘轴承保持器常用结构,分析了当前保持器使用过程中存在问题,针对存在问题对大功率偏航轴承保持器结构设计改进,并介绍了改进后保持器结构的参数设计。通过对保持器结构改进,提高了轴承设计可靠性,延长了轴承使用寿命,降低了风机运维成本,保证风机长久持续无忧运转。

等截面四点接触球轴承承载能力分析

等截面四点接触球轴承是工业设备中核心部件之一,实现两部件之间的载荷传递和相对运转,较高的使用频率、冲击载荷、材料的原始缺陷等极易造成薄壁四点接触球轴承损伤,影响工业设备工作精度和效率。通过赫兹接触理论进行接触应力和接触面积的理论分析,获得滚动体与滚道接触区域接触应力和接触面积的解析解。建立滚动体与滚道接触有限元验证模型,通过与赫兹接触理论进行对比,验证数值模型的有效性。最后,运用验证过的滚动体与滚道接触有限元模型对滚动体与滚道接触区域承载能力进行分析。本文的研究有利于提高工业设备等截面四点接触球轴承承载能力的计算精度,为等截面四点接触球轴承的研发设计和优化设计提供可靠的手段和依据。

特大型双排四点接触球轴承承载能力的研究

给出特大型双排四点接触球轴承承载曲线的精确计算方法.绘制其静承载曲面,并对精确静承载曲线及简化静承载曲线进行比较.分析轴承游隙、沟曲率半径系数及原始接触角对静承载曲线的影响.结果表明：随着轴承负游隙绝对值的增大,轴承所能承受的最大倾覆力矩增大,最大轴向力减小.游隙在-0.2～0 mm范围内取值,对轴承承载能力的影响较小.沟曲率半径系数对轴承承载能力影响较大,随着轴承沟曲率半径系数的增大,轴承静承载能力减小.随径向力增加,轴承承载能力随接触角增大先增大后减小.

负游隙对特大型双排四点接触球轴承载荷分布的影响

给出负游隙双排四点接触球轴承接触载荷分布的计算模型。采用Newton–Raphson法计算了某型号双排四点接触球轴承在联合载荷时不同负游隙下的接触载荷分布情况,分析负游隙与轴承接触载荷分布的关系,并与经验公式的计算结果进行对比。结果表明:计算模型正确合理。随着负游隙绝对值增大,发生4点接触的钢球数越多,直到所有钢球都发生4点接触;轴承中最大接触载荷随负游隙绝对值的增大先减小后增大。双排四点接触球轴承上排钢球与滚道接触的最大接触载荷比下排球与滚道接触的最大接触载荷大。

薄壁四点接触球轴承接触问题有限元分析

基于Ansys有限元软件,提出薄壁四点接触球轴承的逐级梯度细化接触区域的单元网格划分方法。建立等截面薄壁四点接触球轴承1/2单个滚动体与套圈及整个轴承有限元模型。计算分析了网格单元尺寸对四点接触球轴承接触特性的计算精度影响,求解整个轴承有限元模型在静径向力下的载荷分布规律,获得了薄壁四点接触球轴承较为精确的椭圆接触区域形状和四点接触状态。研究表明:对于接触特性计算,网格划分单元尺寸近似于接触椭圆短半轴的50%时便可以得到较精确计算结果,对于薄壁四点接触球轴承,钢球与内、外圈滚道的接触应力、等效应力和接触变形与径向载荷呈非线性递增关系,接触应力大小和载荷分布的计算结果与赫兹接触理论计算值具有较好的一致性。计算结果较为精确的模拟了薄壁四点接触球轴承的接触特性和载荷分布规律。

四点接触球轴承摩擦力矩特性分析

介绍了2种四点接触球轴承的摩擦力矩理论计算模型,采用不同模型计算同型号的轴承,对比分析可知,造成计算值差异的关键因素在于是否考虑轴承内部的几何结构参数。在考虑几何结构参数的计算模型中,影响最突出的是轴承实际接触角。还分析了加工精度对四点接触球轴承的实际接触角及其摩擦力矩的影响,并通过试验进行了验证。

负游隙四点接触球轴承的刚度计算

分析了负游隙四点接触球轴承分别承受纯径向和纯轴向载荷时的载荷分布,根据Hertz理论的载荷与变形关系,推导出了负游隙四点接触球轴承径向和轴向刚度的计算公式,以QJ1830轴承为例进行了分析计算,并对正、负游隙时轴承的刚度进行了对比,结果显示负游隙时轴承的径向和轴向刚度均得到提高。

工业机器人用薄壁四点接触球轴承的设计分析

针对工业机器人用薄壁四点接触球轴承特殊的结构和性能要求,从主参数的确定,结构参数的选取以及有限元分析等方面,对该轴承设计上需特殊考虑的问题进行了分析。

偏航轴承寿命及螺栓强度校核实例

偏航轴承的寿命及螺栓强度是决定风力发电机偏航系统质量的两大关键参数,通过实例详细介绍了基于Hertz弹性接触理论的偏航轴承寿命计算过程以及螺栓强度校核过程。

变桨轴承微动磨损分析与沟道参数确定

在交变和振动载荷的作用下,风力发电机组变桨轴承的主要失效形式为钢球和沟道之间的微动磨损。分析了变桨轴承微动磨损产生的原因、损伤形式及微动运行模式,为降低变桨轴承的微动磨损,通过试验对其沟道参数的取值进行了研究。结果表明:变桨轴承的沟道曲率半径系数为0.53左右,初始接触角为45°左右时,可提高变桨轴承的抗微动磨损能力,减缓沟道微动磨损损伤。

双排非对称四点接触球转盘轴承刚度分析

随着轴承空间限制和高承载能力的目标要求,对传统负游隙对称型(初始接触角α01=α02=45°)双排四点接触球转盘轴承进行改进,提出负游隙非对称型接触角设计(α01为35°~60°,α02为90°-α01),并基于赫兹接触理论和滚动轴承设计方法建立负游隙非对称双排四点接触轴承的力学模型。结果表明:随着单向载荷轴向力Fa、径向力Fr和倾覆力矩M增加,主刚度在开始阶段基本呈下降趋势,随着单向载荷的增加非线性上升,负游隙的影响使得轴承的刚度变化曲线存在一个临界拐点;初始阶段随着轴向负游隙量的增加,轴承的初始预紧刚度都得到明显提高,但随着载荷的增加负游隙对轴承刚度的影响逐渐减弱,最终基本趋于一致;单向载荷条件下,当轴向负游隙为-0.03 mm和非对称接触角取α01=55°,α02=35°时,其综合轴承刚度最好;综合外载工况下,负游隙取-0.03 mm和非对称接触角取α01=60°,α02=30°或α01=35°,α02=55°时轴承综合刚性最佳。从提高轴承综合刚性角度考虑,非对称接触角设计和负游隙都可以起到明显效果。