Spherical contact mechanical analysis of roller cone drill bits journal bearing

Fang contact model is introduced to analyze stress of the spherical fixed ring journal bearing.Developed calculation programs in the MATLAB software which are utilized to calculate the contact characteristics of roller cone drill bits spherical fixed ring journal bearing.In addition,effects of external load,radius clearance values,and material parameter on the mechanics performance were investigated.The results show that the value of external load has a direct pronounced effect on the contact characteristics of journal bearing.There is a significant positive correlation between contact pressure and external load,radius clearance value,and the Young's modulus of material.However,there is an evident negative correlation between contact radius of journal bearing and radius clearance value,and the Young's modulus of material.The smaller radius clearance value of journal bearing is,the more centralized contact region will be,so the corresponding contact pressure will be higher.From the perspective of reducing friction and wear,we need select the materials which have high strength and good toughness.Not only might this can improve the wear resistance,it also effectively decreases the contact pressure.In this case,we can prolong the service life of roller cone drill bits journal bearing.

大尺寸圆锥滚子3MZ4250球基面磨床支承结构的改进

针对原3MZ4250球基面磨床加工风电轴承大尺寸圆锥滚子存在的支承尺寸小以及支承结构不稳定问题,提出以下改进措施:增大支承尺寸,将支承硬质合金面由方形改进为圆柱形;增大支承安装槽与支承座表面的距离。实际加工表明,改进支承后加工的大尺寸圆锥滚子球基面曲率半径、端面跳动、表面粗糙度均满足技术要求。

激光诱导梳齿沟槽阵列表面的润滑增效

利用飞秒激光刻蚀技术在滚动轴承内圈沟道中心两侧制备了梳齿型沟槽阵列,在限量供油条件下,利用滚动轴承摩擦力矩测量仪测量了轴承的摩擦力矩及温升。结果表明:带有梳齿沟槽阵列表面的轴承摩擦力矩、外圈温升以及沟道磨损状态均得到改善;限量供油条件下,轴承摩擦力矩降低率随着载荷增加而降低,外圈温升得到有效抑制。利用光干涉弹流润滑油膜测量仪在限量供油条件下测量梳齿沟槽阵列表面润滑油膜厚度的结果,验证了该表面对滚动轴承具有润滑增效的作用。

面向调心滚子轴承的气动式主动抑振单元

滚动轴承在其服役过程中常用增加预紧力的方式来抑制其振动,但实际使用过程中轴承预紧力不会随外部工况的变化而变化,导致抑振效果有限或使轴承过早进入疲劳阶段。提出了一种气动式主动抑振单元,并开发与之相匹配的数据采集系统、测试控制系统及气压驱动系统构成主动控制单元;此外,设计了调心滚子轴承支承的细长挠性转子系统,用其一阶固有频率下的自激振动模拟实际工况下的载荷冲击,并采用主动控制系统对此冲击进行抑振。试验结果表明:该主动抑振单元对试验所用调心滚子轴承可满足常规转速及较高转速下的抑振要求,但转子转速在临近半频即1/2一阶临界转速附近时抑振效果不稳定且对轴向预紧力的幅值变化较为敏感。

基于相似理论的风电机组主轴轴承结构参数对其应力的影响分析

针对大型风电机组主轴轴承的试验及可靠性评估周期长,成本高等问题,基于相似理论,以3种不同安装尺寸的双列调心滚子轴承为研究对象,基于仿真软件建立轴承有限元模型,在确保轴承安全的条件下分析了滚子数量、滚子长度以及轴承宽度对内、外圈和滚子最大应力以及承载滚子数的影响,并通过正交试验分析确定参数的敏感性,结果表明:最大应力在滚子上,内、外圈应力次之,对应力的影响程度由大到小依次为滚子长度、轴承宽度、滚子数量。保证轴承内径不变,适当改进滚子长度、轴承宽度、滚子数量,可有效提高轴承承载能力。

考虑轴向卸载的风电机组固定端轴承承载特性

针对内蒙古某风电场1.5 MW风电机组固定端轴承滚动体和滚道剥落及主轴系后窜等故障现象,以健康状态的风电机组为研究对象,基于赫兹接触理论,通过设计参数联合实测修正办法确定轴承的关键参数值,建立了考虑轴向卸载的风电机组主轴系动力学数值模型,分析固定端轴承故障机理及不同轴向卸载工况下固定端轴承的承载特性,探究轴向卸载策略以确保固定端轴承处于合理的承载状态。结果表明:未进行轴向卸载的风电机组存在主轴系后窜故障,对于健康状态的主轴系,当轴向卸载力为140~180 kN时,固定端轴承双列滚动体的接触力分布合理,可有效改善主轴系后窜故障。

基于有限元的风电机组双列调心滚子轴承变精度建模方法

为提高风电机组主轴双列调心滚子轴承接触应力的计算精度,以某2 MW陆上风电机组主轴双列调心滚子轴承为研究对象,提出一种基于有限元的轴承变精度建模方法,通过建立低精度的轴承模型得到其接触应力分布,再根据最大接触应力位置建立关键区域的高精度子模型,实现最大接触应力的精确计算。通过对位移、接触应力的收敛性验证得到最佳子模型宽度和网格数量,并通过虚拟阻尼法的收敛性、子模型精度、最大接触应力以及径向游隙对内、外圈最大接触应力的影响验证了模型的正确性。

F4人字齿轮减速机轴承失效分析及改进

针对国内某2050热轧生产线,F4人字齿轮减速机用调心滚子轴承多次发生保持架断裂的问题,对保持架失效的情况进行了介绍。分析了保持架失效的原因,认为减速机高速轴轴向窜动量大,轴承外圈在偏心套内游动不良,引起两列滚动体受载不均,次承载列的滚动体对保持架产生额外冲击载荷,造成保持架疲劳断裂。采取了优化偏心套设计、改进轴承结构等措施,提高了轴承使用寿命。

氮化硅陶瓷球面滚子的研制

试制不同烧结助剂含量的氮化硅陶瓷球面滚子,分析其材料性能;制备氮化硅陶瓷球面滚子装混合调心滚子轴承,并进行性能试验。结果表明:通过粉料处理技术和工艺的优化及控制,能够实现低烧结助剂含量的Si3N4陶瓷制备。陶瓷材料烧结助剂含量较低时,其硬度高,相同致密度的情况下陶瓷滚子的密度低。与钢制滚子轴承相比,混合调心滚子轴承在运转过程中轴承温升相对较小。

圆锥滚子加工质量的提升措施

圆锥滚子需控制的质量特性项目繁多,我国目前还难以批量生产高质量圆锥滚子。本文介绍了圆锥滚子的质量特性项目、工艺和设备现状以及质量现状,分析制约我国圆锥滚子质量提升的主要因素包括滚子规值批直径变动量、球基面曲率半径、凸度及非工作面质量控制,并从高精度冷镦机与硬质合金模具、精密高刚性无心磨床、高精度高刚性球基面磨削主轴、超精辊的优化设计4个方面提出了圆锥滚子加工质量的提升措施。

CA型调心滚子轴承实体铜保持架的改进设计

尺寸系列31,32,40,41的CA型调心滚子轴承较宽,实体铜保持架按原方法设计时,滚子装配困难且轴承质量大。因此,提出对保持架宽度和端面内径尺寸进行改进设计,并详细介绍了设计原理。采用改进设计的保持架,滚子装配容易,轴承回转和调心性能均良好,装机使用无异常,减轻了重量并降低了成本,满足了该类轴承的应用需求。

成形磨削过程中的误差复映现象及其对磨削裂纹的影响

针对轴承磨削过程中易因吃刀量过大产生磨削裂纹的问题,介绍滚动轴承成形磨削和误差复映基本概念,基于实例分析调心滚子轴承外圈滚道上磨削裂纹产生的原因为:车削后的轴承零件表面存在接刀台阶,接刀台阶在成形磨削中存在误差复映,最终导致精磨时局部吃刀量过大而产生了磨削裂纹。并阐述了误差复映磨削裂纹的特点及识别判据,指出可通过控制精磨时的初始接刀避免该类裂纹的产生。

CA型调心滚子轴承调心性能影响因素浅析

CA型调心滚子轴承在装配过程中有一个很重要的性能要求,即调心性能。该调心性能并非是指调心滚子轴承在实际装机使用过程中的调心能力,而是指轴承各个零件在装配为成品后,滚子、保持架及内圈组件沿着外圈径向平面垂直方向转出外圈滚道以及转回外圈滚道的顺滑水平。该调心性能虽然并不影响轴承实际装机使用,但是往往在客户端易产生关于产品质量的质疑和抱怨。本文意在综合分析讨论调心滚子轴承调心性能的影响因素,以为提升调心滚子轴承的装配质量提供理论依据。

352226X2-2RZ型轴承内圈大挡边与滚子球基面匹配关系的研究分析

本文针对2021年发生的352226X2-2RZ型双列圆锥滚子轴承热轴故障现象,分析了热轴产生的原因;根据内圈与滚子的几何关系推导了内圈大挡边与滚子球基面的接触位置,在考虑轴承各参数公差的情况下,找出了β、φ、D_(W1)、d_(i)参数与接触距离的关系,计算出接触位置变化范围;基于计算结果,选取了不同接触位置对应的参数建立有限元模型,仿真分析了不同接触位置的接触应力,提出了内圈大挡边与滚子球基面的最佳接触位置,为杜绝该故障的发生给出了可行的生产控制措施。

基于固有时间尺度分解的风电机组轴承故障特征提取

针对风电机组调心滚子轴承故障振动信号非平稳、非线性的特点,提出了基于固有时间尺度分解(ITD)的轴承故障特征提取方法。ITD方法可以将复杂信号分解成若干个固有旋转分量和一个趋势分量之和,能准确地展示非平稳信号的动态特性,有较高的拆解效率和频率分辨率。分析结果表明,ITD方法能有效地提取风电机组轴承故障特征,可用于在线故障诊断。

基于决策融合的直驱风力发电机组轴承故障诊断

基于振动信号时域、频域和包络谱等多源特征,采用决策融合方法构建了直驱风力发电机组轴承故障诊断模型。对直驱风力发电机组主轴轴承经常发生的外圈故障、内圈故障、滚动体故障以及正常运行4种状态进行了实验研究。选取具有较高故障区分度,适合风电机组轴承故障诊断的特征参数。以风电机组振动信号的时域特征、频域特征和包络谱频域特征为诊断样本,使用灰色关联分析方法对机组轴承故障进行初步诊断,然后用证据融合理论对不同证据进行决策信息融合,从而获得最终诊断结果。实验结果表明,该方法能较好地识别风力发电机组轴承故障。

双列球面滚子轴承力学分析及滚子受载计算方法

以球面滚子轴承为研究对象,运用切片法,综合考虑了滚子-滚道凸度以及轴承内圈倾斜角的影响,建立了滚子并排和滚子错排的球面滚子轴承滚子载荷的计算模型。数值计算了内圈倾斜角、径向游隙、滚子错排角、以及外载荷等参数对球面滚子轴承滚子载荷和轴承内圈径向位移量的影响。计算结果表明,在一定的外载荷作用下,轴承内圈倾斜角度与滚子最大载荷呈线性变化规律;错排滚子的球面滚子轴承最大滚子载荷比并排略小,内圈径向位移量也略小。

基于ITD和LS-SVM的风力发电机组轴承故障诊断

为了更好地识别出复杂条件下风力风电机组主轴承的运行状态,提出了基于固有时间尺度分解(ITD)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的风电机组轴承故障诊断方法。该方法首先将调心滚子轴承振动信号分解成若干个固有旋转分量和一个趋势分量之和。然后,对前几个固有旋转分量的瞬时幅值进行频谱分析,找出频谱中外圈、内圈、滚动体故障特征频率处以及转动频率处的幅值,将其作为故障特征向量。最后,将故障特征向量输入LS-SVM来识别机组轴承的运行状态。实验结果表明,该方法可以快速、较准确地诊断出风力发电机组轴承故障。

联合载荷下滚子直径误差对球面滚子轴承力学性能的影响

基于Houpert给出的赫兹点接触椭圆参数及弹性变形量的计算公式,在进行力学分析的基础上,建立了一个考虑滚子直径误差联合载荷作用下球面滚子轴承(SRB)滚子-滚道点接触法向载荷及轴心轨迹的计算模型,并用算例研究了单个滚子存在直径误差与多个滚子存在直径误差对球面滚子轴承滚子载荷及轴承轴心轨迹的影响.计算结果表明:滚子存在正的直径误差时,其最大载荷将增大;滚子存在负的直径误差时,其最大载荷将减小;滚子的直径误差将极大地影响球面滚子轴承的轴心轨迹.

球面滚子外径超精机

简述目前国内球面滚子加工中存在的问题,介绍了球面滚子外径超精机的加工原理,并对该机床的整体布局、主要部件和主要技术参数进行了分析和说明。