游隙对交叉圆柱滚子转盘轴承载荷分布的影响

游隙是影响滚动轴承性能的一个重要参数。研究了游隙对交叉圆柱滚子转盘轴承载荷分布的影响规律。首先,建立轴承载荷分布的计算模型并得到一组平衡方程,然后采用Newton-Raphson法计算某型号轴承在联合载荷作用下,不同游隙值时两个接触对的载荷分布情况,分析游隙对滚动体最大接触载荷的影响规律。结果表明,随着轴承游隙的减小,承担载荷的滚动体数目逐渐增多,且滚动体载荷分布趋向均匀化。轴承最大接触载荷随着游隙的减小,先减小后增大。当游隙在负游隙一侧取值时,有利于提高轴承的承载能力。     

游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响

基于滚动轴承动力学、Hertz弹性接触理论和轴承宏观几何学,建立了滚动轴承的分析模型。分析游隙及载荷对滚动轴承载荷分布的影响。分析结果表明:随着径向游隙的减小,轴承的接触分布范围角增大;随着径向载荷的减小,轴承接触分布范围角减小;当轴承出现负游隙时,轴承内、外圈相对变形量较小,但轴承中滚动体的平均载荷增加,会导致轴承寿命降低。     

联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的承载能力分析

建立了在径向、轴向和倾覆力矩联合载荷作用下交叉圆柱滚子转盘轴承的力学模型,该模型考虑了转盘轴承的游隙参数。采用Newton-Raphson法对力学模型进行了数值求解。计算了转盘轴承的安全系数和疲劳寿命两个承载能力指标,分析了转盘轴承游隙变化对转盘轴承内部载荷分布、安全系数和疲劳寿命的影响规律。结果表明:转盘轴承游隙的变化对转盘轴承内部的载荷分布和承载能力有着显著的影响。随着转盘轴承轴向游隙的增大,转盘轴承内部承担外部载荷的滚子数量逐渐减少,受载最大的滚子载荷也随之逐渐增大。在转盘轴承的轴向游隙从0 mm增大到0.24 mm的过程中,转盘轴承的承载能力安全系数下降了16%,疲劳寿命减小了26%。     

考虑游隙的滚动轴承刚度模型及其时变特性分析

为了研究滚动轴承时变刚度对精密机床主轴回转精度的影响规律,在考虑游隙的条件下,建立滚动轴承的时变刚度模型,并提出采用平均刚度和刚度幅值变化率来表征刚度的时变特性。以深沟球轴承为例,分析了不同径向游隙、载荷、滚动体数对滚动轴承时变刚度的影响规律。结果表明,轴承的平均刚度与径向游隙负相关,与载荷和滚动体数正相关;刚度幅值变化率随着径向游隙的增大总体呈增大趋势,随载荷和滚动体数的增大总体呈减小趋势,但是,当等效承载滚动体数为整数时,滚动轴承刚度的时变特性最为明显。为了减小轴承刚度的时变特性,应当根据载荷等工况条件,选择合理的游隙和滚动体数。     

引入滚动体尺寸偏差的球轴承寿命模型

针对尺寸偏差引起的固定滚道应力循环状态的变化,提出了滚动轴承等效载荷态的概念,并在此基础之上,结合Lundberg-palmgren(L-P)寿命理论及Miner疲劳损伤累积假说,提出了一种修正L-P寿命模型。基于该疲劳寿命计算模型,以6008型普通深沟球轴承为例,考虑到滚动体尺寸偏差的分布形式,对滚动体尺寸偏差、载荷及游隙等因素对轴承疲劳寿命的影响进行了计算并对结果进行了统计学分析。模型预测结果与相关文献的试验数据进行了对比,得出如下结论:1)尺寸偏差值增大,疲劳寿命系数降低;2)随着载荷的增大,尺寸偏差对轴承疲劳寿命影响逐渐减弱;3)存在一个较小的负游隙使得轴承疲劳寿命系数达到最小;4)滚动体尺寸偏差服从呈正态分布时,轴承疲劳寿命系数亦呈正态分布。     

尺寸偏差作用下角接触球轴承载荷分布研究

滚动轴承载荷分布的求解直接关系轴承承载能力、润滑特性、疲劳寿命等性能指标的计算。针对实际加工过程中存在的尺寸偏差,提出了考虑滚动体尺寸偏差的角接触球轴承载荷分布计算模型,分析了尺寸偏差大小、位置、数目、分布方式对轴承载荷分布的影响以及不同游隙下尺寸偏差的影响效果。通过对7218B型角接触球轴承的计算分析得出如下结论:对单个滚动体尺寸偏差而言,滚动体载荷变动量与尺寸偏差值呈线性关系,与滚动所处周向位置相关,但与轴承游隙无关;对多滚动体尺寸偏差而言,尺寸偏差滚动体的分布方式及相对大小均会对载荷分布产生重要影响。     

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。     

滚动轴承的"跨步跳动"

经典轴承分析理论由于把滚动体载荷分布处理成连续变量,因而忽略了滚动体离散性所引起的轴承振动。当滚动体通过承载区时,由于受压滚动体数目的奇偶性变化而使轴承产生周期性振动,分析了这种振动的幅值和径向游隙的影响,并提出了"奇压"、"偶压"现象和"跨步跳动"概念。     

滚动轴承径向游隙的合理确定

游隙是滚动轴承配合的一个重要技术参数，它直接影响轴承的载荷分布、振动、噪声、磨损、温升、使用寿命和机械运转精度等技术性能。轴承的基本额定动负荷是随着游隙的大小而变化的，轴承样本中的基本额定动负荷是轴承工作游隙为零时的推荐值。如果游隙过大，在极端情况下可能只有最下方一个滚动体受力，轴承承载能力将大大降低，滚动接触面应力增大，轴承的运转精度下降，振动和噪声增大，使用寿命缩短；如果游隙过小，会引起轴承发热，温度升高，甚至使轴承在运转中发生咬死现象。因此根据轴承类型、工作条件等合理选择轴承游隙是十分必要的。     

大兆瓦风电主轴双列圆锥滚子轴承的承载接触机理

在风力发电机组弹性接触承载数值分析平台的基础上,建立了风电主轴双列圆锥滚子轴承的全尺寸接触模型,并用于研究给定工况下的3MW风电主轴轴承承载接触机理.在径向载荷条件下,比较了风电轴承接触载荷有限元结果与赫兹理论计算结果,从而验证了数值模型分析的合理性;在此模型的基础上,研究了倾覆力矩对风电轴承接触载荷分布的影响规律以及极限工况下的轴承接触载荷与变形分布;最后,分析了轴承轴向游隙变化对轴承承载接触载荷的影响.通过研究发现,给定工况条件下,轴向游隙负向增大时,最大接触载荷变大,轴向游隙正向增大时,受载的滚子变少,轴承最大接触载荷不断增大.风电主轴双列圆锥滚子轴承承载接触机理研究可为大兆瓦风电轴承柔性设计技术提供理论依据.     

超高速时电主轴轴承的动态支承刚度分析

基于滚动轴承受力分析的拟静力学和拟动力学模型,利用数值计算方法对超高速时电主轴轴承的内部动力学状态进行计算机模拟仿真,在求解每一个球滚动体动力学基本参量的基础上,计算电主轴轴承对转子支承的动态刚度,并结合具体算例,分析转速、轴承预载荷、径向外载荷等工况条件,以及套圈滚道曲率半径、球滚动体的直径和数量等轴承的内部结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对轴承动态支承刚度的影响。分析结果表明,外部工况条件以及轴承内部的结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对超高速时电主轴轴承的动态支承刚度影响较大,超高速时电主轴轴承的动刚度较静态和低速情况有着显著的变化。     

滚动轴承承载能力及静力学计算软件设计与实现

在齿轮承载能力分析理论和滚动轴承寿命计算理论的基础上，以某轧机设备改进传动装置中的螺旋锥齿轮副和滚动轴承为例，采用VC＋＋6．0编制了螺旋锥齿轮副负载和滚动轴承承载能力及静力学计算可视化用户软件。     

航空发动机传动轴承多支承台架试验失效机理分析

作为航空发动机的关键部件之一,传动系统的工作性能直接决定整机的运行状态与可靠性。传动系统的支承轴承因工作环境恶劣,在其工作过程中极易出现早期失效故障。针对某航空发动机传动系统支承球轴承台架试验中出现早期失效的问题,采用有限元方法,建立了多点支撑柔性传动系统动力学模型,分析了转速和轴承游隙对系统各支承轴承的动态载荷与弹性变形的影响规律,确定了支承轴承发生失效的位置及其原因;采用Lundberg和Palmgre的疲劳寿命计算方法,基于多点支撑柔性传动系统动力学模型获得的轴承内部动态载荷,计算了台架系统中出现早期失效的支承球轴承的疲劳寿命。结果表明,支承轴承的游隙匹配会导致各轴承内部载荷存在较大差异,该差异是导致其疲劳失效的主要原因,该仿真结果与实际情况基本一致。论文的研究可为该型航空发动机传动系统支承轴承的优化设计提供新的思路和理论支撑。     

轿车轮毂轴承载荷分布数值求解与分析

在考虑接触角的变化和轴向预载荷影响的前提下,基于静力学分析方法建立两自由度的数学模型,介绍了精确求解轿车轮毂轴承载荷分布的数值方法,同时系统分析了侧向加速度和轴向预载荷对载荷分布的影响.轮毂轴承在合适的轴向预载荷状态下工作,可以获得最大的疲劳寿命.     

Combined effects of surface roughness and couple stresses on static and dynamic behaviour of squeeze film lubrication of porous journal bearings

Abstract

The combined effects of surface roughness and the couple stresses on the static and dynamic characteristics of squeeze film lubrication in porous journal bearings with no journal rotation are theoretically studied. The Stokes couple stress fluid model is considered to model the lubricants with additives. The surface roughness on the porous journal bearing is mathematically modelled by a random variable with non-zero mean, variance and skewness. The generalised stochastic Reynolds type equation is derived for the problem under consideration. The applied load is considered as a sinusoidal function of time to simulate the bearings operating under cyclic loads. The closed form expressions for the bearing characteristics are obtained for the short porous journal bearings. It is observed that the negatively skewed surface roughness and couple stresses improve the performance of the porous journal bearings as compared to the smooth journal bearings with Newtonian lubricants. However, the presence of positively skewed surface roughness on the bearing surface affects its performance.     

Prediction of the friction torque in grease lubricated angular contact ball bearings using grey system theory

The development of special grease makes it possible for angular contact ball bearings to operate at high speed and temperature; however, as an important performance parameter, friction torque of bearings lubricated with grease is much greater than that of bearings lubricated with oil-air, and heat generation due to frictional loss is also greater, so it is necessary to predict the friction torque occurring in grease lubricated angular contact ball bearings. Based on grey system theory, a new prediction methodology for bearing friction torque is proposed which capitalizes on the notion that the information about friction torque of angular contact ball bearing is generally poor, incomplete and uncertain. A grey prediction model, GM (1, N) model, is presented to predict the friction torque in grease lubricated angular contact ball bearings. Several experiments on the friction torque of grease lubricated angular contact ball bearings were conducted to model and validate the effectiveness of the GM (1, N) model through on-line and off-line approaches. Experimental results show that about 90% of bearing friction torque under varying speed can be predicted in the on-line prediction; above 85% of bearing friction torque under varying speed and different loads can be predicted in the off-line prediction. Comprehensive analysis shows that, the GM (1, N) model performs very well for both modeling data and model validation data under different loads, varying bearing speed and work cycles, the proposed methodology can be used to predict bearing friction torque with good accuracy and robustness.

     

基于修正L-P模型的轮毂轴承载荷分布与弯曲疲劳寿命分析

以第三代轮毂轴承为研究对象,推导了弯矩作用下滚动体与内滚道、外滚道的接触变形与接触载荷,提出了更为准确的接触载荷分布计算模型,分析了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律。在轮毂轴承内部载荷分布的一次修正基础上,考虑不同位置角的滚道材料和滚动体的接触疲劳,利用乘积定律进行统计处理,得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型。结合ISO281—2007寿命修正计算方法,针对润滑现象进行二次修正,得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型。利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轴承的弯曲疲劳试验,试验结果显示,该疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10%以内,验证了模型的正确性。     

基于ANSYS的滚针轴承的有限元分析

基于有限元分析软件ANSYS,建立了滚针轴承的三维有限元模型,以典型的径向载荷和边界条件为例,对其进行静力学接触分析,得出了轴承承载过程中的应力和变形趋势及接触应力的变化规律,空心轴和轴承外圈在径向方向上的最大等效应力并非出现在接触表面,而是分别出现在距接触表面0．256mm和0．268mm处．     

The lubrication of roller bearings subjected to couples

Roller bearings are generally designed to carry mainly radial loads with additional bearings employed to carry any axial loads. Occasionally, limited space prevents the use of these additional bearings, so that the roller bearing itself must carry the axial load. This must be taken by flanges on both the inner and outer races. The effect on the rollers themselves is to modify the load distribution on their generator contact surfaces because the rollers are now subjected to a couple in addition to the radial load. A similar effect is produced if two flanged (or unflanged) roller bearings support a loaded shaft. As its ends are nominally direction fixed, the rollers must be subjected to terminal couples, thus causing a modification to the load distribution at the contact surfaces. The effect of such forces on the footprint shape and on the bearing lubrication is investigated.     

Dynamic tilt characteristics of aerostatic rectangular double-pad thrust bearings with compound restrictors

Aerostatic rectangular double-pad thrust bearings with compound restrictors have often been used in linear guideway systems of ultra-precision machine tools and precision measuring equipments, because high bearing stiffness is easily achieved in these bearings. However, in actual devices, various dynamic loads as well as static loads are imposed on these aerostatic bearings. Therefore, in this paper, the dynamic stiffness and damping coefficient of this type of bearing for tilt motion of a shaft are investigated, both theoretically and experimentally. It was consequently found that the dynamic tilt characteristics of the aerostatic thrust bearings considered in this paper are greatly influenced not only by design parameters such as the groove position and the groove depth but also by the squeeze effect.