圆柱滚子轴承滚子对数修形优化研究

为了提高轴承的疲劳寿命,采用Romax Designer工程分析软件,在充分考虑径向游隙和内外圈相对倾斜量(影响轴承寿命的主要因素)对修形效果影响的基础上,对某大兆瓦风电机组齿轮箱输出轴轴承进行了对数修形优化分析。首先,对国际标准ISO/TS 16281寿命计算方法进行了简要分析;然后,对不同径向游隙情况下对数修形的效果进行了分析;最后,对不同内外圈相对倾斜量情况下对数修形的效果进行了分析。研究结果表明:以轴承最大接触应力最小为优化目标和以国际标准ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的轴承对数修形,其最佳修形量不同,相应的ISO/TS 16281寿命有很大不同;在该轴承的具体条件下,以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比以最大接触应力最小为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命长2.39%~10.63%;以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标的最佳修形凸度量对应的ISO/TS 16281寿命比未修形的ISO/TS 16281寿命长111.47%~1054.88%,建议以ISO/TS 16281寿命最长为优化目标对轴承进行修形优化设计。该研究结果可为滚子类轴承的优化设计提供参考。

内外圈相对倾斜对圆柱滚子轴承寿命的影响

采用Romax Designer工程分析软件对某大兆瓦风电机组齿轮箱进行整体建模,应用经典滚动轴承理论和“切片法”基本思想,对齿轮箱输出轴圆柱滚子轴承在不同内外圈相对倾斜情况下的接触应力、修形效果和轴承寿命进行大量分析计算;重点对轴承ISO/TS 16281寿命进行分析,分析内外圈相对倾斜量对ISO/TS 16281寿命的影响以及对未修形和对数修形最佳修形凸度量时两种情况下寿命的影响;还将ISO 281寿命和ISO/TS 16281寿命进行对比。研究结果表明,无论轴承是否修形,内外圈相对倾斜对轴承ISO/TS 16281寿命影响非常大,倾斜量越大,ISO/TS 16281寿命越短,对应的最佳修形凸度量越大,相应修形效果越好,ISO/TS 16281:2008额定寿命提高得越大;在内外圈相对倾斜量相同的情况下,ISO/TS 16281寿命与ISO281寿命相差非常大。研究结果可为圆柱滚子轴承优化设计提供参考。

轴承制造技术综述

轴承制造技术是制约国内高精密轴承行业发展的瓶颈,轴承钢作为轴承内外圈和滚动体的主体材料,其加工工艺直接影响轴承最终使用性能。综述了国内轴承内外圈和滚动体的制造技术,通过对国内轴承内外圈和滚动体车加工、热处理、磨加工的分析与研究,总结出了国内轴承制造技术的发展现状,对高端轴承的国产化进行了展望并提出建议。

圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。

高速动车组轴箱轴承外圈滚道面变色原因分析

针对某型动车组轴箱轴承外圈滚道面变色问题,从轴承精度、游隙及变色区硬度、金相组织、表面成分等方面进行检测,分析滚道面变色原因。通过检测分析确定,轴承外圈滚道面变色原因是少量润滑脂油膜沉积所致,不影响轴承继续使用。

NJG型满装圆柱滚子轴承外圈滚道直径公差的确定

介绍了NJG型满装圆柱滚子轴承与滚子装配有关的主要结构参数尺寸及公差的计算方法,并推导了外圈滚道直径公差的计算方法。经验证,轴承合套率达到90%以上,装配后的轴承旋转灵活,满足了工程应用需求。

滚子直径误差及排布对轴承径向跳动的影响

根据圆柱滚子轴承各零件间的运动关系及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数学模型;分析了轴承外圈径向跳动的算法原理,并对轴承的运动过程进行数值仿真;在不考虑轴承内、外圈滚道和滚子圆度误差的情况下,研究了滚子直径误差及滚子排布方式对轴承外圈径向跳动的影响。结果表明:当两个滚子直径误差均为-1.5μm时,有误差的两个滚子相邻排布对轴承外圈的径向跳动有较大影响。当多个滚子直径误差相同且相邻排布时,轴承外圈的径向跳动相等。

内、外圈相对倾斜对圆柱滚子轴承负荷和接触应力的影响

应用经典的滚动轴承理论以及“切片法”的基本思想,采用Romax Designer工程分析软件对某大兆瓦风电机组齿轮箱圆柱滚子轴承负荷分布和接触应力分布进行分析,重点研究了内、外圈相对倾斜对轴承负荷分布和接触应力的影响。研究结果表明:随着内、外圈相对倾斜量的增大,最大载荷减小,负荷分布趋于均匀,同时滚子与套圈间的最大接触应力随之增大。

圆柱滚子轴承径向跳动的仿真分析

根据拟静力学条件下轴承零件的几何协调关系和受力平衡方程,建立了圆柱滚子轴承径向跳动的数学仿真模型,并采用Nowton-Raphson法进行求解,分析了外圈滚道圆度误差幅值、谐波阶次及径向载荷、转速等工况条件对轴承径向跳动的影响规律。结果表明:随轴承外圈滚道圆度误差幅值和外圈转速的增大,圆柱滚子轴承径向跳动值增大;随外圈滚道谐波阶次增大,径向跳动值呈周期性变化;随径向载荷增大,径向跳动值减小。

滚针轴承薄壁外圈冲压成形工艺分析

外圈冲压滚针轴承的薄壁外圈采用优质钢板经精密冲压而成,成形质量稳定,并且制造经济。但其成形工序多、材料弹塑性变形大,极易出现外圈挤压破裂和壁厚不均匀问题。采用有限元方法对某一型号滚针轴承外圈冲压成形的两道主工序过程进行数值模拟,研究其各个工序的成形规律,并分析模具冲压速度和圆弧过渡圆角大小对模具载荷和工件特征点应力变化的影响,为优化工艺参数选择提供依据。最后对毛坯落料和反拉伸阶段的成形件进行切样试验,并与仿真结果进行比对,两者具有很好的一致性,表明用本文建立的仿真分析方法来预测滚针轴承薄壁外圈多工序冲压质量的有效性,可为滚针轴承冲压工艺规范制定提供参考依据。

大型薄壁圆锥滚子轴承外圈的控形加工工艺

针对大型薄壁圆锥滚子轴承外圈在加工过程中易变形的问题,分析了车削、热处理及磨削加工变形的表现特征及原因。并以L555249/L555210大型薄壁圆锥滚子轴承外圈加工为例,提出主要工序的控形加工工艺:车削时增加二次夹持定位基准工序,改进粗车的夹紧方式,增大精车软爪与外圈外径面的接触面积;热处理采用淬火机2次油冷淬火工艺,整形过程由独立的整形装置改为二次淬火过程中采用压淬模具整形;磨削时增加细磨外径面、细磨滚道和二次附加回火工序。实际加工表明,控制工艺后外圈的加工变形得到了有效控制。

滚针离合器轴承摩擦角的优化设计

主要针对冲压套圈滚针离合器轴承中 ,与套圈配对的滚针和轴的设计问题 ,在不改变套圈几何尺寸的条件下 ,从理论上分析了滚针和轴半径的变化对滚针离合器轴承锁紧面摩擦角的影响 ,并用计算机进行数值分析及优化 ,得出不同轴半径下所能得到的最大摩擦角设计值及对应的滚针半径。

外圈非贯通型损伤对圆锥滚子轴承振动特性的影响

鉴于基于力激励函数的损伤表征方法无法准确描述滚子轴承“非贯通型”损伤,提出了基于滚子-滚道接触刚度和阻尼变化的损伤表征方法,并在此基础上构建外圈损伤圆锥滚子轴承振动分析模型,探求“非贯通型”损伤诱发滚子轴承异常振动的内部机理,对比分析了“贯通型”与“非贯通型”损伤对圆锥滚子轴承振动特性的影响,并结合试验验证了所构建模型的有效性。研究结果表明:“非贯通型”损伤沿其长度方向扩展将引起损伤激励幅值增大,沿其宽度方向扩展将引起损伤激励叠加;有量纲特征值随损伤长度的增加单调递增,能准确反应“非贯通型”损伤沿其长度方向的扩展程度,有量纲和量纲一化特征值均随损伤宽度增加无序波动,无法准确反映“非贯通型”损伤沿其宽度方向的扩展程度。

宽外圈调心滚子轴承的设计

针对专用建筑减速机设备的工况,设计了宽外圈调心滚子轴承。建立目标函数,对主参数进行了优化,介绍了该轴承主要结构尺寸及所用塑料保持架的设计。

新型无外圈满装圆柱滚子轴承的设计

针对特殊工况下常规双列满装圆柱滚子轴承无法满足主机承载能力要求的问题,设计了一种新型无外圈满装圆柱滚子轴承。新型轴承无外圈结构,采用轴承座作为轴承外圈使用,内圈有固定中挡边,滚子采用整体式结构,采用塑料固定套对成套轴承固定。介绍了新型轴承的设计注意事项,改进后的轴承结构满足了主机应用需求。

圆锥滚子轴承外圈几何精度对成品振动质量的影响

通过试验分析了圆锥滚子轴承外圈圆度、波纹度质量与成品振动质量的相关性。结果表明,外圈滚道低波和中波波纹度质量对成品轴承振动影响较大,而外滚道的圆度和高波波纹度对成品轴承振动质量影响相对较小。为圆锥滚子轴承的单一外圈检测轴承振动质量提供了方法和建议。

调心滚子轴承外圈硬车与精磨组合机床的设计方案

为提高轴承外圈的加工效率,通过对数控车床上外圈装夹方式的分析以及对外圈硬车及其滚道磨削原理的研究,设计了调心滚子轴承外圈硬车与精磨组合机床的方案,采用硬车代替粗磨加工并在同一台机床上完成精磨加工,仅留下超精研工序在磨床上完成。实际加工表明,该组合机床可在一次装夹中完成轴承外圈一个端面、外径面及滚道面的加工,在保证加工精度的基础上将工时缩短了1/3。

大锥角圆锥滚子轴承外圈锻造工艺改进

介绍了大锥角圆锥滚子轴承外圈传统锻造加工工艺,针对目前该加工方法辗压辊易折断及料芯大的问题,提出了锻件反挂优化工艺方案,通过工艺试验改变锻件毛坯形状,同时将辗压辊形状由"前端粗根部细"改为"前端细根部粗"并将辗压轮工作面加工一定角度,从而解决了大锥角锻件外圈锻造过程中的难题。

摇臂轴承外圈凸度分析

针对某型号发动机配气机构中摇臂轴承工作过程中外圈存在的应力分布不均等问题,分析摇臂轴承受到某一恒定载荷时,找到最大接触应力出现的位置。对摇臂轴承外圈母线进行修形处理,通过对比分析不同母线下的应力情况,得到最优的母线线型。在最优线型的基础上,结合实际工况,确定合理的凸度范围,从而减小轴承工作过程中外圈所受的接触应力提高发动机的使用性能。研究结果表明:当轴承外圈母线线型为对数线型时,相同载荷下的轴承外圈表面的应力最小,分布最均匀;以凸轮与轴承接触的平均载荷作为分析载荷,得出其所对应的最优凸度量为6~9μm,研究结果为轴承结构设计提供参考。

薄壁圆锥滚子轴承外圈车加工工艺改进

针对某薄壁圆锥滚子轴承外圈车加工易变形的问题,分析其主要原因是外圈单一平面外径变动量较大,粗车和精车时卡爪夹持宽度较窄。提出粗车分2次进行,增加卡爪夹持宽度,优化精车软爪调整方法的改进措施。改进后工艺加工的外圈圆度误差和单一平面外径变动量明显减小,满足了加工需求。