双列调心非对称球面滚子轴承接触应力计算方法

为实现双列调心非对称球面滚子轴承在径向载荷下的接触应力分析,基于该类轴承的内部几何关系及非赫兹接触理论,建立了轴承数值分析模型,采用牛顿法求解,并以某双列调心非对称球面滚子轴承为例,计算分析了径向载荷、径向游隙、内滚道半径、滚子轮廓修形半径、滚子轮廓峰值点位置对轴承接触应力的影响。结果表明:随着径向载荷、径向游隙增大,内滚道中央区域和边缘接触应力均增大;随着内滚道半径增大,内滚道中央区域接触应力增大,边缘应力减小;随着滚子轮廓修形半径增大,内滚道中央区域接触应力减小,边缘应力增大;随着滚子轮廓峰值点位置与滚子大端面距离增大,内滚道中央区域接触应力变化较小,边缘应力减小。

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。

水工平面闸门定轮装置承载能力试验研究

依托武都水利枢纽事故门制造,开展大轮压定轮装置原型试验,分别进行静载和动载试验,并结合有限元分析手段进行研究,验证经优化改进后单曲定轮装置的实际承载能力和安全可靠性。结果表明:该型定轮装置在最大试验载荷下的最大接触应力和结构应力均远低于定轮基体材料屈服强度的3倍,综合摩擦系数远低于调心滑动轴承结构形式定轮,调心球面滚子轴承单曲定轮装置经现行工艺方法制造,其承载能力能满足规范要求,可确保安全可靠。

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。

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.

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。

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。

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.

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。

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。

高频破碎器调心滚子轴承失效分析

调心滚子轴承是高频破碎器的关键部件,其好坏直接影响着高频破碎器的使用寿命。通过粗视检查及有限元仿真对高频破碎器上调心滚子轴承的失效原因进行分析,结果表明其失效主要是由于冲击载荷过大造成的。一方面,大冲击载荷造成了调心滚子轴承的内、外圈和滚子变形,导致轴承受力不均发生偏载而卡死;另一方面,大冲击载荷使轴承内部油膜破裂,造成金属之间的相互摩擦,轴承温度急剧上升而发生咬粘失效;最后,根据调心滚子的失效原因提出了相应的改进措施。

重载下调心滚子轴承接触应力分析及凸形设计

基于弹性接触理论,应用数值方法编制FORTRAN程序计算了调心滚子轴承的接触应力。轻载下其接触应力计算值和Hertz理论的计算结果相差仅为0.11%,从而验证了程序的正确性。并据此计算了其他更高载荷水平下的轴承接触应力。当轴承施加0.15Cr载荷时滚子有效长度利用率过低;载荷增加到0.3Cr时滚子的有效长度能被有效利用;当载荷进一步增加时开始出现边缘应力集中。通过改变滚子、滚道的密合度和优化滚子端部修形半径,以充分利用滚子全长,可在极重载下球面滚子-滚道接触区域中间应力增加很小的情况下大大减小边缘的应力集中。

调心滚子轴承滚子与滚道密合度最佳设计

调心滚子轴承滚子与滚道的密合度是一个重要参数,但该参数往往依据经验选取,缺乏理论基础。针对该问题,提出了密合度和滚子球面半径最佳设计原则并给出计算公式。

变曲率圆弧球面滚子轴承力学性能分析

根据球面滚子轴承承载过程中存在的问题,提出了两种改变接触应力分布的方法:第一,在不同的载荷下改变滚子-滚道的密合度大小,使得在任一种载荷下接触区域长度都等于滚子有效长度,并给出密合度变化随载荷变化的曲线;第二,利用变曲率圆弧法对球面滚子轴承进行修形。基于Bouss-inesque弹性接触理论,编制计算机程序并计算球面滚子轴承的接触应力,在赫兹理论范围内对程序结果进行了验证,与赫兹解的对比表明,程序计算结果很精确。在此基础上对两种方法设计的轴承进行了应力计算,结果表明,经过程序计算修形后的滚子最大接触应力显著减小,相应的轴承寿命也得到大幅度提高。