Bending stress of rolling element in elastic composite cylindrical roller bearing

A new structure design method of elastic composite cylindrical roller bearing is proposed, in which PTFE is embedded into a hollow cylindrical rolling element, according to the principle of creative combinations and through innovation research on cylindrical roller bearing structure. In order to systematically investigate the inner wall bending stress of the rolling element in elastic composite cylindrical roller bearing, finite element analysis on different elastic composite cylindrical rolling elements was conducted. The results show that, the bending stress of the elastic composite cylindrical rolling increases along with the increase of hollowness with the same filling material. The bending stress of the elastic composite cylindrical rolling element decreases along with the increase of the elasticity modulus of the material under the same physical dimension. Under the same load, on hollow cylindrical rolling element, the maximum bending tensile stress values of the elastic composite cylindrical rolling element after material filling at 0° and 180° are 8.2% and 9.5%, respectively, lower than those of the deep cavity hollow cylindrical rolling element. In addition, the maximum bending-compressive stress value at 90° is decreased by 6.1%.

弹簧预紧力对轴承滚子不平衡量检测仪振动响应的影响

以圆柱滚子动不平衡量检测仪的气浮检测装置为研究对象,通过试验研究了不同预紧力对气浮检测装置振动响应的影响,建立振动系统-滚子动力学模型分析振幅的影响因素及弹簧预紧力对振动系统阻尼比的影响,结果表明:气浮检测装置的振动响应随动不平衡量的增加而增大,其主要受振动系统质量和阻尼比的限制;随着弹簧预紧力的增大,振动系统阻尼比先减小后增大,在预紧力为1.96 N时取得最小值;系统共振振幅只与阻尼比的变化有关,与滚子随转频衰减的离心力无关。

弹性环式挤压油膜阻尼器一体化圆柱滚子轴承保持架振动特性分析

航空发动机主轴中滚动轴承为了降低系统振动经常与弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper, ERSFD)联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,采用变步长积分算法建立圆柱滚子轴承与ERSFD耦合的动力学分析模型,对外圈带ERSFD的圆柱滚子轴承保持架振动特性和打滑率进行研究。研究结果表明:与未装配ERSFD的圆柱滚子轴承相比,ERSFD可以提高圆柱滚子轴承保持架的稳定性。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。径向载荷与转速对带弹性环的圆柱滚子轴承保持架稳定性影响显著,保持架涡动频率的谐波次数随着径向载荷的增加而减少,其对应的幅值也减小;保持架涡动频率的谐波次数随着转速的增加而增加,其对应幅值也增加。

三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向游隙及预载荷计算

考虑三瓣波滚道波形,推导了三瓣波滚道圆柱滚子轴承径向游隙及其内部预载荷的计算方法,并以某三瓣波滚道圆柱滚子轴承为例,计算了轴承径向游隙并分析了预载荷分布情况以及外滚道波形值、基圆径向游隙对轴承预载荷的影响,结果表明:轴承最大预载荷随着外滚道波形值增大而增大,随着基圆径向游隙增大而减小,说明可以通过外滚道波形值和基圆径向游隙控制轴承最大预载荷。

弹性复合圆柱滚子轴承结构设计研究

根据组合创新原理,通过对圆柱滚子轴承的结构进行创新研究,提出了一种在空心圆柱滚动体中嵌入聚四氟乙烯(PTFE)材料的弹性复合圆柱滚子轴承新结构的设计方法。为确定弹性复合圆柱滚动体的结构尺寸,定义滚动体的填充度K=d/D(D为滚动体直径,d为材料填充直径),用ANSYS软件对弹性复合圆柱滚子轴承进行有限元建模,分析了重载工况下弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、von Mises应力、弯曲应力以及变形量对滚动体结构尺寸的影响。结果表明,在重载工况下,弹性复合圆柱滚子轴承滚动体填充度最优值为55%,并通过试验验证了分析结果的正确性。所得结果为弹性复合圆柱滚子轴承的设计提供了基础性数据。

弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度分析

从弹性复合滚子轴承的基本结构形式出发,结合当前关于实心圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承的研究方法,对弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了深入细致的研究,用ABAQUS软件建立了弹性复合圆柱滚子轴承径向刚度的有限元计算模型,分析了填充度、外载荷、滚子数对径向刚度的影响规律,并和空心圆柱滚子轴承的刚度进行了比较。计算结果表明:填充度越小,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越大,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越大;填充度越大,随着外载荷的增大刚度的提升幅度越小,滚子数的增加对轴承的刚度提升幅度越小。弹性复合圆柱滚子轴承和空心圆柱滚子轴承比较时,填充度(空心度)越大,两者的刚度相差越大。

弹性复合圆柱滚子轴承接触特性分析

为探讨弹性复合圆柱滚子轴承滚动体与滚道的接触问题,首先采用有限元方法和经典赫兹接触理论计算方法对实心圆柱滚子轴承的接触应力与变形进行计算,并将两种方法得到的计算结果进行比较,比较结果表明:两种计算方法结果误差在10%以内,由此可知,有限元方法对计算轴承接触问题具有准确性。鉴于实心圆柱滚子轴承与弹性复合圆柱滚子轴承的内外圈接触副相似,可采用有限元方法对弹性复合圆柱滚子轴承接触应力分析。通过有限元方法对不同载荷下的弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力、接触半宽、接触位移以及接触应力沿轴向分布进行计算与分析,得到的结果表明:一定载荷下,弹性复合圆柱滚动体的接触位移及接触半宽随着填充度的增大而增大;不同载荷下,弹性复合圆柱滚动体接触应力及等效应力随填充度的增大均存在极小值,且随着载荷的增大,极小值呈一定规律变化。弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承在接触应力方面具有明显优势,设计合理的填充度能降低弹性复合圆柱滚子轴承的接触应力和改善"边缘效应"。

空心圆柱滚子轴承刚度分析

从空心圆柱滚子轴承变形协调关系出发,通过受力分析,建立各滚子载荷和外负荷的力学平衡方程,再运用当量弹性模量的方法,由帕姆格林公式确定负荷与变形间的关系式,求解了空心圆柱滚子轴承的负荷分布,据此导出了空心圆柱滚子轴承刚度的计算公式,并深入地分析了滚子空心度、外负荷、轴承转速和滚子数等对刚度的影响规律。研究结果表明:空心圆柱滚子轴承的刚度随空心度的增大而减小,随滚子个数的增加而增大,且外负荷和轴承转速会根据滚子的不同空心度表现出不同的变化规律。

基于预负荷弹性支承的印刷滚筒承载性能研究

针对印刷机印刷滚筒运转过程中因挠曲变形过大而导致接触区域局部印刷压力不足,影响印品质量的问题,从改善印刷滚筒支承性能的角度出发,提出了将预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为印刷滚筒承载零件的方案,采用数值模拟软件ANSYS对预负荷弹性轴承进行了填充度优选,研究了在工作载荷的情况下预负荷弹性轴承过盈量对印刷滚筒挠曲变形的影响,讨论了在过压载荷的情况下对印刷滚筒的过载保护,并对预负荷弹性轴承进行了失效分析。结果表明,承受工作载荷时,预负荷弹性轴承能有效减小印刷滚筒的挠曲变形,而承受过压载荷时,印刷滚筒能产生一定的挠曲变形来缓解自身及附件的损坏。

转台轴承静刚度建模及其影响因素分析

为了改善转台的动静特性,分析了三排圆柱滚子转台轴承静刚度与轴承结构型式、装配工艺和外载荷的关系。结合轴承游隙、螺钉拧紧力矩、径向与轴向滚子间的相互作用和外载荷等因素,将轴向滚子与轴圈间的接触看作理想平面接触,考虑径向滚子压力沿轴向的分布,并利用Boussinesq力与变形关系式求解实际的压力值,通过求解轴承的整体静力平衡方程,得到了三排圆柱滚子转台轴承5个方向的静刚度值。分析结果表明:转台固有频率测试与理论值误差不超过3.0%,验证了刚度理论模型的准确性;轴向滚子与径向滚子载荷间的相互作用很小;螺钉拧紧力矩、径向游隙和外载荷对转台轴承刚度有重要影响,随着螺钉拧紧力矩和径向预压量的增大,外载荷对刚度的影响减弱。

无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度试验研究

设计了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的试验方案,对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度进行了试验研究,将静态径向刚度的试验值和计算值进行比较,分析了径向载荷和填充度对静态径向刚度的影响。试验结果验证了无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的静态径向刚度的计算模型具有较高的可靠性,同时得出了填充度和径向载荷对无预负荷弹性复合圆柱滚子轴承静态径向刚度的影响规律。

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。

新型圆柱滚子轴承动态特性分析

为研究具有特殊结构形式的弹性复合圆柱滚子轴承的动态特性,针对该轴承组件间非线性接触的特点,在ABAQUS/Explicit中建立40%,50%及65%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承的动力学有限元模型,基于显式动力学理论对其进行动力学仿真分析,对比分析了在特定工况下实心圆柱滚子轴承和不同填充度的弹性复合圆柱滚子轴承组件的动态等效应力变化特点及振动特性,并通过振动位移试验验证了仿真结果的可靠性。结果表明:弹性复合圆柱滚子轴承具有降低组件动态等效应力的特征;40%和50%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承的振幅小。分析结果可为弹性复合圆柱滚子轴承的工程应用提供理论参考。

过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量计算

针对航天轴承运行过程中出现的过载问题,在弹塑性力学和赫兹接触理论的基础上,推导了圆柱滚子轴承线接触弹塑性应力应变的计算公式,并建立了圆柱滚子轴承弹塑性接触有限元模型,计算过载下圆柱滚子轴承各部件接触区域的永久变形量。对过载轴承进行静压试验,测量其最大永久变形量,与理论计算结果及仿真结果进行了对比。对比结果表明:弹塑性应力应变计算公式适用于低过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量的计算。对于高过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量,使用有限元法计算结果更为准确,并且有限元法能够更精确地获取所有过载工况下轴承各部件上发生的永久变形量。

弹性复合圆柱滚动体的加工工艺

以NU318E型弹性复合圆柱滚子轴承为研究对象,对弹性复合圆柱滚动体的结构进行了分析和优化,确定了加工尺寸,制定了滚动体加工工艺路线。对加工过程中同轴度难以保证、内孔及深穴表面粗糙度要求高、材料填充工艺复杂等加工难点和重点进行了讨论,并对工艺方案进行了多次试验和调整。加工试件检测结果表明,采用该工艺方案加工的弹性复合圆柱滚动体符合设计的要求,工艺路线制定合理。

变刚度印刷滚筒的新型支承方法设计和支承性能研究

印刷滚筒挠曲变形过大一直是制约现代印刷机发展的重要因素,其原因在于印刷滚筒自身及其支承部件的刚度不足。从提高印刷滚筒支承刚度的层面出发,提出了预负荷弹性支承方法,给出了预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的设计思路,研究了基于预负荷弹性支承的变刚度印刷滚筒支承性能。结果表明,印刷工况下预负荷弹性轴承填充度最优值为65%,且预负荷弹性支承方法能一定程度降低印刷滚筒挠曲变形,研究结果将对印刷滚筒支承部件的设计提供重要的参考依据。

圆柱滚子的弹性趋近量

根据圆柱滚子弹性接触问题的数值计算结果,指出了Palmgren关于滚子弹性趋近量公式的局限性,并对其进行了修正,提出了新的拟合公式。

机床主轴用双列圆柱滚子轴承预紧的研究

从刚度、动态特性和温升三方面分析了双列圆柱滚子轴承的预紧量。提出了对ＮＮ３０２０Ｋ和２３４４２０轴承预紧量的要求。

中低速动车组弹性复合圆柱滚子轴承承载能力分析

针对动车组轴箱轴承易发生疲劳损坏等问题,选择弹性复合圆柱滚子轴承作为动车组轮对的传动支撑部件,并对其承载能力进行了理论推导、仿真计算和试验研究。首先,在考虑了轨道不平顺作用下动车组轴箱轴承承受的垂向载荷、横向载荷和纵向载荷的基础上,构建起了动车组转向架的力学模型;然后,基于弹性复合圆柱滚子轴承的结构特性,在动车组轮对超常载荷和常规载荷两种工况下,通过有限元分析方法先进行了整体计算,再以当量载荷作为约束,对轴承进行了局部计算,确定了弹性复合圆柱滚子轴承滚子的最优填充度,对比分析了弹性符合圆柱滚子轴承和普通圆柱滚子轴承的承载特性;最后,通过轴承试验台对其接触应力进行了试验,验证了动车组轮对轴承仿真模型的准确性,以及弹性复合圆柱滚子轴承的优越性。研究结果表明:在超常载荷和常规载荷两种工况下,弹性复合圆柱滚子轴承的最大等效应力较普通圆柱滚子轴承分别下降了19.82%和27.92%;该分析结果可为动车组轮对的传动系统的设计和优化提供理论参考。

运用ABAQUS的滚滑轴承动态特性有限元分析

运用有限元软件ABAQUS分别对装有螺旋弹性滚子、空心滚子和实心滚子的滚滑轴承在无润滑情况下进行动态性能仿真。结合有限元仿真动画、接触应力云图及相关历程数据,对速度、外圈滚道顶部部分区域受力以及接触应力进行分析,得出装有螺旋弹性滚子的滚滑轴承具有良好运动协调性和接触振动特性的结论,为螺旋弹性滚子用于滚滑轴承提供了理论依据。