非稳态工况下外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性

为降低航空发动机主轴传动系统的振动,通常将弹性环、挤压油膜阻尼器与圆柱滚子轴承联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,建立了外圈带有弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)的圆柱滚子轴承动力学分析模型,采用GSTIFF预估-校正变步长积分法对动力学微分方程组进行求解,分析转速、冲击载荷以及弹性环结构参数(凸台宽度、凸台数量)对外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架动态特性的影响,结果表明:外圈带有ERSFD的圆柱滚子轴承保持架稳定性高于普通圆柱滚子轴承;转速和冲击载荷对保持架动态特性影响较大,保持架打滑率随着转速的增大而增大,随着轴承所受冲击载荷的增大而减小;过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。

航发主轴高速轻载圆柱滚子轴承设计要点

针对传统基于疲劳寿命的轴承设计方法不适用于以滚道表面打滑或烧伤、保持架表面蹭伤或断裂等非接触疲劳失效为主的航发主轴高速轻载圆柱滚子轴承的问题,通过分析高速轻载圆柱滚子轴承的工况条件和失效形式,从轴承套圈、滚子、保持架以及润滑方式等方面阐述了高速轻载圆柱滚子轴承的设计要点及注意事项。

滚子偏斜工况下的圆柱滚子轴承弹流润滑分析

以存在滚子偏斜工况的圆柱滚子轴承为研究对象,基于轴承拟静力学模型与有限长线接触弹流润滑模型建立圆柱滚子轴承弹流润滑理论计算模型,并基于力学特性分析工况参数对圆柱滚子轴承滚子与滚道接触区域润滑性能的影响,结果表明:力矩载荷作用后,油膜压力与油膜厚度呈非对称分布;力矩载荷越大,油膜压力和油膜厚度的偏斜程度越明显,易导致轴承润滑性能恶化;径向载荷和内圈转速越大,油膜压力偏斜程度越小。

载流工况下圆柱滚子轴承等效电容计算分析及试验验证

电场环境中的高频轴电流直接影响轴承的使用寿命,使轴承出现电蚀,进而影响整个传动系统的工作性能和使用寿命。为更准确地分析载流工况下轴承运行参数对轴承等效电容的影响,基于滚动轴承动力学理论建立了一种圆柱滚子轴承等效电容动力学模型,得到滚子与滚道之间的动态赫兹接触面积和动态油膜厚度并计算出轴承等效电容,实现了圆柱滚子轴承等效电容的动态仿真,分析了轴承转速和径向载荷对圆柱滚子轴承等效电容的影响规律。结果表明:随着轴承转速的增加,轴承等效电容随之减小,但轴承击穿阈值电压随之增大;随着径向载荷的增加,轴承等效电容随之增大,但轴承击穿阈值电压随之减小;当其他条件一定时,适当提高轴承的d_(m)n值、增加轴承宽度和滚子直径可以防止轴承被击穿。通过载流轴承试验机进行试验,试验与仿真结果的最大误差为10.1%,验证了理论计算与模型仿真的合理性。

高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示:内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。

游梁式抽油机摆动轴承疲劳寿命预测

为准确预测游梁式抽油机摆动轴承在变载荷、变转速实际运行工况下的疲劳寿命,基于ISO 281:2007标准和Miner理论,提出一种基于变载荷、变转速工况的摆动轴承疲劳寿命计算方法。以CYJY12-4.8-73HB型抽油机中轴圆柱滚子轴承为研究对象,先采用ADAMS软件进行游梁式抽油机动力学分析,以确定轴承摆动载荷和摆动速度,再计算实际运行条件下的轴承疲劳寿命,并与传统摆动轴承疲劳寿命计算方法对比。结果表明,本文的疲劳寿命计算方法合理,可为该类轴承疲劳寿命预测提供参考。

基于区间极值的圆柱滚子轴承保持架打滑评价方法

针对变速工况下航空用圆柱滚子轴承保持架打滑率分析中轴承自身结构参数所导致误差的问题,通过理论分析提出将保持架与内圈实际转速之比作为保持架打滑率评价指标,并引入弱磁探测方法拾取航空轴承运行中内圈及保持架转速信息,通过短时傅里叶变换获取内圈及保持架转速的时频分布,基于区间极值方法提取时频平面局部能量极大值的频率信息,从而获取保持架随时间变化的打滑特性。

高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析

高速圆柱滚子轴承的动态性能直接关系到其配套主机的工作性能和可靠性,研究轴承零件间相互作用力是对其进行瞬态动力学分析和计算机仿真的基础。在研究滚动轴承内部各元件相互运动和相互作用关系的基础上,利用滚动轴承摩擦学、弹性流体力学、润滑理论以及轴承动力学等理论,对高速圆柱滚子轴承零件的相互作用力动态特性进行了瞬态动力学解析。

三牙轮钻头滑动轴承失效分析

三牙轮钻头轴承的使用寿命直接决定了钻头的寿命。为了弄清三牙轮钻头轴承的失效形式、原因及机理,进一步提高三牙轮钻头轴承的寿命,分别对现场失效的三牙轮钻头轴承进行宏观和微观分析。结果表明,密封系统失效是轴承失效的主要原因之一。同时,轴承所受载荷过大且分布不均,温度过高导致材料表面金属强度和耐磨性降低,以及轴承与牙轮之间配合间隙过大,工作时晃动导致受力不均等原因也是造成牙轮钻头轴承的快速失效的主要原因。

弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Gear stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小,合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。

航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真

在轴承动力学分析基础上,考虑保持架的柔性特性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立了航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学方程,利用ADAMS系统开发了圆柱滚子轴承刚柔耦合动力学仿真软件,并对保持架动态性能进行仿真,着重对轴承工况和结构参数与保持架动态特性的关系进行了研究。仿真结果表明:振动应力引起的疲劳失效多发生在保持架梁处;高速轻载工况下保持架易产生较大的打滑;径向游隙适当增大有利于降低打滑率;兜孔间隙与引导间隙比值大于1后保持架运动平稳性明显变差。最后,试验验证表明,柔性保持架动力学模型所得结果比刚性模型所得结果更接近试验结果。

高速圆柱滚子轴承温度分布的计算与测试

针对高速圆柱滚子轴承Ｄ１８４２９２６Ｓ３Ｑ１的２３种工况条件，进行了轴承工作系统温度分布的计算和测试，计算结果与测试结果基本吻合，此为有效控制航空发动机主轴滚子轴承关键部位的温度提供了理论和实验依据。

氮化硅陶瓷滚子轴承的高速性能试验

为了对比分析普通钢制滚子轴承和混合陶瓷滚子轴承的高速性能,对套圈材料为8Cr4Mo4V、保持架材料为铝青铜、滚子材料分别为8Cr4Mo4V钢和氮化硅的2种轴承进行了试验。结果表明:在相同工况下,混合陶瓷滚子轴承不仅高速性能远优于全钢轴承,且功率消耗明显低于全钢轴承。

高速铁路轴箱轴承载荷分布分析

建立了高速铁路轴箱用双列圆锥滚子轴承的拟动力学分析模型,采用数值模拟的方法计算分析了该轴承的载荷分布。计算结果表明,轴承承受外部混合载荷时,其受压列滚子承受大部分载荷,滚子最大接触载荷与径向力和轴向力呈线性关系,所有滚子的接触载荷与轴向力基本呈线性关系;在承受较大载荷时,列车运行速度对滚子接触载荷分布影响不大,可采用静力学对轴承进行分析。

高速滚子轴承保持架动力学分析

高速轴承失效的主要原因是保持架运动不稳定和破坏。本文系统地分析了高速滚子轴承中保持架的受力模型 ,建立了保持架的动力学运动方程。在求出轴承整体稳定的拟动力学解的基础上 ,利用Runge Kutta方法计算了保持架质心随时间的变化规律 ,并研究了轴承结构参数对保持架运动的影响。

高速圆柱滚子轴承动力学及运动仿真

在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承瞬态动力学方程,利用Newton-Raphson和Runge-Kutta算法对其数值求解,并利用求解结果在Pro/E Mechanism中实现对滚动轴承的运动仿真。

配筋超高性能混凝土用作免拆模板对短柱力学性能影响的实验研究

为进一步提高在海洋浪溅区等严重氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,采用以配筋超高性能混凝土(UHPC)用作免拆模板加素填芯混凝土的技术思路,通过轴压实验研究了配筋UHPC用作免拆模板对短柱轴压力学性能的影响。结果表明,与破坏时海工混凝土柱出现大量的混凝土剥落和钢筋裸露不同,UHPC免拆模板柱的整体性良好,表面的UHPC仅出现少量剥落且钢筋不外露。同时,在等截面和相同配筋的情况下,UHPC免拆模板方柱和圆柱的开裂荷载明显高于高强海工混凝土方柱和圆柱的极限荷载,且分别达到其自身极限荷载的93%和88%。考虑到混凝土对钢筋的有效保护是影响海工混凝土结构耐久性的重要因素,配筋UHPC用作免拆模板这一思路在提高柱体的极限承载力、延性、刚度的同时还可以提高结构的开裂荷载、抗裂性能,有效地提高结构耐久性,适用于沿海工程。其中圆柱的力学性能提高幅度要远高于方柱,从配筋UHPC免拆模板的使用效果和施工便利性考虑,优选UHPC免拆模板圆柱。

高速滚子轴承保持架碰撞模型与运动分析

分析了高速滚子轴承中保持架的复杂受力,建立了保持架的碰撞动力学模型和保持架的动力学运动方程。在轴承整体稳定的拟动力学解的基础上,利用四阶Runge-Kutta积分方法计算了保持架质心随时间的变化规律。同时举例分析了轴承结构参数对保持架运动稳定性的影响。

不同边界条件下高速旋转带篦齿薄壁短圆柱壳的行波共振特性研究

基于传递矩阵法研究了不同边界条件下高速旋转带周向篦齿薄壁短圆柱壳构件的行波共振特性。基于Love壳体理论,考虑离心力、科氏力和惯性力的影响,建立了旋转态薄壁圆柱壳的振动微分方程;引入传递矩阵法,通过壳体子段间的状态向量推导得到了整体结构的传递矩阵关系式;在简支-简支、固支-固支、固支-简支、固支-自由和简支-自由五种边界条件下,通过高精度的精细积分法进行求解,得到了构件的行波共振特性。算例结果表明,在固支-自由边界条件下第1阶模态振动发生在(1,3)阶,而在其它边界条件下第1阶模态振动发生在(1,4)阶,而且边界条件不同时前六阶模态分布规律也不同,但均以周向模态的振动为主;在3×104 r/min转速范围内,随着转速的逐渐增加,由于科氏力作用引起后行波频率大于前行波频率;同时,不同的边界条件对共振特性的影响不同,在工作转速附近行波频率线与激振频率线K=1或K=2相交,出现了共振裕度小于10%的共振转速点,共振裕度数值越小越容易引起对应阶次的共振,应采取措施避免共振现象的发生。

高性能氮化硅陶瓷滚子的研制

研究了不同的烧结助剂含量对氮化硅陶瓷滚子材料性能的影响,并选取烧结助剂含量较低的成品陶瓷滚子装配混合陶瓷滚子轴承,与钢制滚子轴承进行高速性能和抗断油对比试验,结果表明:烧结助剂含量较低的陶瓷材料具有略低的密度和断裂韧性,稍高的硬度;制作的陶瓷滚子公差等级达到Ⅰ级,用该陶瓷滚子制作的混合陶瓷轴承具有较好的高速性能和抗断油能力。