高速列车轴箱轴承动力学分析

考虑实际运行工况,通过高速列车整车动力学仿真得到列车运行时轴箱轴承所受外载荷,建立某型高速列车轴箱所用双列圆锥滚子轴承三维动力学模型,对轴承进行动力学仿真,分析轴承滚子与其他元件的接触力、接触应力变化规律,分析保持架的运动稳定性。结果表明:滚子与内圈滚道接触状态最恶劣,两列滚子动力学性能具有显著差异,两列保持架质心运动趋于稳定,不会产生高频涡动现象,为高速列车轴箱轴承计算分析和应用提供依据。     

双列圆锥滚子轴承拟动力学分析

为得到较准确的高速动车轴箱轴承动态性能,考虑了轴承内部摩擦,润滑剂以及保持架等因素,利用Python语言求解所建立的双列圆锥滚子轴承(5+3n)自由度拟动力学模型,得到轴承各滚动单元角速度和内外圈接触面相对滑动速度的分布,对不同游隙下滚子打滑率和内外圈PV值动态性能进行了研究。结果表明:随着轴承负游隙的增大,滚动体与内圈接触载荷增大,滚子打滑率逐渐降低;滚动体与内圈相对滑动速度较大,PV值明显大于外圈;与内圈相比,滚动体与外圈接触处产生的热量明显小于内圈处。     

高速铁路轴箱轴承接触润滑机理

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型,在轴箱轴承工况条件下,分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况;建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型,并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较,而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明,在给定运行工况条件下,随着运行速度的增大,轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小,油膜增大;而当轴承载荷增大时,其油膜厚度减小,润滑压力增大。     

考虑轴箱轴承表面波纹度的高速车辆振动特性分析

采用SIMPACK动力学软件,建立一高速车辆出现轴箱轴承表面波纹度缺陷的动力学计算模型,将轴承假设为只有外圈和内圈两者之间的相互作用,轴承中的滚子直接等效成若干个力元,分别考虑轴承的内、外圈以及滚子表面波纹度对车辆振动特性的影响。仿真结果表明:当轴承出现波纹度缺陷时,轴箱振动加速度会增大,而构架的加速度变化不大;对于外圈表面波纹度,会在特定频率及其倍频处出现峰值,且当纹度波数等于或接近滚子数目相或其倍数关系时,轴箱会出现严重的振动;对于内圈表面波纹度,当波纹度数N_w≠iZ±1且N_w≠iZ±1(其中i为正整数)时,在所仿真的波数下可能会出现多种基频及其倍频成分,否则只会产生特定的基频及其倍频成分;对于滚子表面波纹度,当滚子波纹度数目为偶数时,只会出现特定的基频及其倍频成分,且在特征频率旁边存在着调制边带;随着滚子波纹度数目的变化,三种情况下的轴箱振动加速度幅值会在波纹度数目等于滚子数目处产生峰值点,且随着波纹度幅值的增加,三种情况下的轴箱的振动均变得越来越剧烈。     

航空发动机主轴轴承内圈配合表面压力及影响因素研究

针对航空发动机主轴与轴承内圈发生相对转动,两者配合表面出现严重磨损的故障。首先用理论方法和有限元法分别计算了轴承内圈与主轴配合表面的接触压力,然后分析了轴向预紧载荷、工作温度、主轴转速三种因素对该接触压力的影响。发现:轴承内圈与主轴过盈配合安装时配合表面的接触压力分布不均匀,边缘处出现峰值,理论解略偏于安全;轴向预紧载荷对轴承内圈与轴配合表面的接触压力的分布和数值影响不大;工作温度和转速对轴承内圈与主轴配合表面的接触压力均有显著的影响,接触压力随着温度升高和转速增加而下降;如果不考虑轴系所受外载荷轴承内圈与主轴配合表面的接触压力可能会降低为0。该研究对于设计主轴轴承的装配过盈量具有一定的指导意义。     

轴箱内圈弹簧断裂原因分析

采用直读光谱仪、光学显微镜及硬度计等对断裂的轴箱内圈弹簧断口的宏观组织与性能进行检测及分析。结果表明,内圈弹簧在热卷成型前,对弹簧表面的氧化皮清除不彻底,在热卷成型时,与弹簧卷制芯轴表面相接触的弹簧表面残留的氧化皮被碾压入弹簧表层而产生了折叠缺陷。该折叠缺陷的存在,是导致轴箱内圈弹簧早期发生疲劳断裂的主要原因。     

高速列车轴箱轴承稳态温度场分析

针对我国自主研发的某型高速列车行驶过程中发生轴箱轴承温度预警情况,探讨轴箱轴承的产热和传热计算,提出一种基于各滚动体受力大小的局部热源加载方式,利用ANSYS中Fluent模块建立轴箱轴承温度场有限元仿真模型和进行稳态温度场分析,并根据列车线上实测数据加以验证。结果表明:测温孔温度仿真值与实测值的误差为0.33%;轴箱箱体温度最高点位于轴箱测温孔部位;轴承温度由上而下成梯度递减,轴承顶端滚动体与内圈的接触区、两轴承内圈接触区上部温度较高。研究结果为深入研究列车运行工况参数对轴箱轴承温度场的影响规律、摸清轴箱轴承温度预警原因奠定了基础。     

基于热网络法的列车轴箱轴承热分析

分析了圆锥滚子轴承的摩擦热来源,在此基础上以脂润滑下的CRH3列车用轴箱圆锥滚子轴承单元130/240-B-TVP为研究对象,通过热网络法建立圆锥滚子轴承的热节点的平衡方程组,采用牛顿-拉夫逊迭代法求解进行热分析,研究了各热节点随着径向载荷和运行速度的变化趋势,并得出了圆锥滚子轴承在工作过程中温度最高点和最低点分别出现在滚子与轴承内圈接触处和主轴上.     

基于多体动力学的齿轮箱圆锥滚子轴承温度场分析

为研究齿轮箱圆锥滚子轴承在不同实际运行工况下的温度分布,对圆锥滚子轴承进行热分析并建立其有限元模型;采用ADAMS对圆锥滚子进行动力学分析,得到滚子在不同转速下的接触正压力和摩擦力,将结果导入ANSYS进行静力学分析后得到滚子的平均接触应力,在此基础上求得摩擦热流量,进而获得轴承的稳态温度场,并通过试验验证了模型的正确性。结果表明,随着转速的增加,轴承温度不断升高;轴承滚动体与内圈接触时的温度高于与外圈接触时的温度,最大值出现在滚子与轴承内圈的接触处。     

谐波减速器柔性轴承疲劳寿命及其力学特性分析

基于Ansys Workbench软件对柔性轴承建立多体接触以及动力学模型,分析了其内外圈在装配及外载荷条件下的应力应变;并基于nCode-Designlife软件,对柔性轴承内外圈进行了疲劳寿命评估。此外,针对影响柔性轴承力学特性的3个因素设计正交试验,分析了其对柔性轴承力学性能的影响。结果表明,内圈的疲劳薄弱位置位于长轴外端面,外圈的疲劳薄弱位置则位于长轴处滚珠与沟道接触区域,且最大径向变形量对内外圈的应力影响显著;在一定范围内减小径向变形并控制滚珠数,有助于减小应力提高寿命。该研究结果为柔性轴承的设计提供了参考。     

基于应变分析的转盘轴承状态监测研究

通过在转盘轴承内圈表面布置应变片,开展了转盘轴承状态监测试验,获得了转盘轴承在静态加载下内圈表面的应变分布。为优化测点布置,采用ANSYS软件对转盘轴承进行了有限元分析。结果表明:转盘轴承加载后靠近顶部和底部区域的轴向应变最大,但分布范围较小且不均匀;在高度中间区域轴向应变有较大值且分布比较均匀,是应变检测比较理想的区域;采用主应变测量方法能获得更大的应变信号,提高测量结果的可靠性。     

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。     

垂直轴风机圆锥滚子轴承有限元分析

基于有限元法在接触问题中的应用,对垂直轴风机顶部双列圆锥滚子轴承进行非线性分析.以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面,以滚子为接触面创建接触对。得到轴承Mises应力趋势及接触应力的变化规律,最大应力值出现在距外载最近的滚子上。对最大承载滚子环向接触应力的路径分析表明,应力分布曲线呈抛物线状,符合赫兹弹性体接触理论的分布规律。     

基于有限元的调心滚子轴承接触应力和疲劳寿命分析

建立调心滚子轴承接触有限元分析模型,计算其接触应力,研究游隙和接触角对应力分布的影响,分析轴承的疲劳寿命。结果表明:套圈滚道的最大接触应力在最下端滚子与滚道的接触面上,并沿套圈圆周方向逐渐减小;游隙为正的轴承最大接触应力随游隙的增大而增大,游隙为负的轴承最大接触应力随游隙的变化不稳定;轴承的疲劳点首先出现在最下端滚子与套圈的接触处,内圈的疲劳破坏程度远大于外圈,内圈首先产生疲劳失效;随着材料残余压应力的增大,调心滚子轴承的对数疲劳寿命呈近线性状增长,且残余应力深度越大寿命越长。     

考虑弹流润滑效应艉轴承有限元静力分析

在考虑艉轴承弹流润滑效应的情况下,先对海水润滑艉轴承进行弹流润滑数值计算,将得到的水膜压力计算结果结合有限元法,再对艉轴承进行有限元静力分析,使其更加贴近于实际,更具有实际意义。同时分析不同工作载荷、不同轴承半径间隙以及不同轴承内圈厚度对艉轴承力学性能的影响。结果表明:艉轴承各对应位置的节点等效应力应变化趋势近似,但其值却随着载荷和半径间隙的增大而增大,其中载荷越大,艉轴承节点等效应力应变变化幅值越大,变化曲线越陡;不同内圈厚度对内圈内侧的最大Y向节点应力影响较小,却对轴承最大节点等效应力影响较大,其幅值变化较明显。     

内置轴箱式转向架轴箱轴承定位挡圈失效分析北大核心

针对某城铁项目内置轴箱式转向架出现的轴箱轴承定位挡圈松动问题,从结构形式、装配工艺、动态接触仿真等方面进行分析,确定主要失效原因为:内侧定位挡圈两端贴合面在车轴挠曲变形下卸荷而失去轴向定位作用。改进设计,车轴与定位挡圈采用过盈配合,并在内圈定位挡圈上增加凸缘结构,装车使用表明改进后的轴承运行良好。     

牙轮钻头空心圆柱滚子接触状况的有限元数值模拟

以牙轮钻头滚动轴承为研究对象,对常规直母线圆柱滚子与内圈滚道的接触状况进行三维有限元数值模拟。在验证模型正确性和算法可靠性的基础上,对不同载荷和空心度下直母线空心圆柱滚子的接触状况进行有限元分析。计算结果表明,合理空心度的滚子可以降低轴承的等效应力,从而提高轴承的疲劳寿命;合理空心度的选取往往与轴承系统的材料参数、几何结构尺寸参数以及所受的外载荷等因素有关,但采用合理的空心度仍然无法消除滚子轴向端部几何边界突变处的奇异性。研究结果发现,空心滚子的最大法向接触应力和最大等效应力相对于轴向初始接触对称中心线发生了一定程度的偏移;在相同空心度下,等效应力与载荷并非正比关系。此项研究为通用空心滚子轴承在牙轮钻头中的承载性能预测和结构优化设计以及今后的推广应用提供理论参考。     

轴承套圈的预应力硬态切削分析

通过对轴承套圈工作状态的运动学和力学分析,明确了轴承工作时内圈先于静止外圈表面产生疲劳剥落的原因;阐述了轴承外圈外圆表面出现的残余拉应力现象和原因,并提出一种可改善轴承零件加工表面残余应力状态的预应力硬态切削方法。理论分析和实验结果证明,该方法可使轴承零件加工表面产生残余压应力,提高轴承的接触疲劳寿命。     

固体润滑滚子轴承的接触表面应力分析研究

为获得固体润滑滚动轴承滚动体与滚道处的接触应力,通过固体润滑滚子轴承拟动力学分析并考虑涂层的影响,获得了滚子轴承稳定运行过程中滚动体的力载分布。通过建立带涂层接触的平面应变问题的力学模型,将涂层与基底两种材料的特性等效为一种材料来求解滚子与接滚道触应力分布情况,并与轴承的拟动力学分析相结合,获得了滚子轴承中滚动体与固体润滑膜接触表面的接触变形、接触半径与外加载荷之间的关系,讨论了不同涂层的弹性模量以及不同涂层厚度对接触界面应力分布的影响。当涂层弹性模量比基底大时,涂层的存在使得接触半宽减少,最大名义接触应力增加;涂层弹性模量比基底小时,则与之相反。当涂层的厚度<0.01mm时,涂层的存在对固体润滑滚子轴承的接触表面应力分布影响较小;在一定范围内,当涂层的厚度逐渐增大时,涂层对轴承接触表面应力分布的影响增大。     

圆锥滚子轴承早期失效个案分析

由某公司生产的30307轴承,在考核其寿命时,试验至174 h时轴承损坏.现对其失效的原因进行分析. 1 表面缺陷形貌观察 拆套后发现外圈、保持架均完好无损坏,而滚子靠近小头处的工作表面沿圆周方向有不同程度的剥落(图1),同时内圈滚道靠近小端面油沟处沿圆周方向存在一条磨印(图2).