三排滚子转盘轴承的校核计算方法

针对现有转盘轴承在工程应用中所出现的滚道塑性变形、滚道疲劳剥落和套圈结构断裂这三种失效形式,利用转盘轴承的数值分析模型和有限元分析模型建立了联合载荷作用下三排滚子转盘轴承的校核计算方法。数值分析模型借助于变形协调条件和受力平衡条件解决了滚动体负荷分布的静不定求解问题;有限元分析模型将滚子简化为弹簧单元,而套圈仍然采用实体单元,避免了实体滚子与滚道接触的大量非线性数值求解计算。利用所建立的校核方法计算得出了滚道的抗塑性变形安全系数、滚道的疲劳寿命和套圈的结构强度安全系数,为判定该轴承满足给定应用工况要求的程度提供了依据。     

螺栓预紧力下柴油机主轴承孔及主轴瓦的变形研究

基于Abaqus的二次开发语言Python编写了一套等效柴油机主轴承孔镗孔工艺的迭代程序,运用有限元技术对螺栓预紧工况下的某型柴油机主轴承孔和轴瓦的变形进行了研究,并采用圆跳动和径向全跳动对主轴承孔的变形量进行评判。研究结果表明:此迭代算法对柴油机主轴承孔的镗孔工艺等效效果较好;螺栓预紧力对主轴承孔的轴向变形影响较小,在仿真分析时可认为其在轴向是均匀变形的;在相同的过盈量和螺栓预紧力下,主轴瓦的圆跳动比不考虑镗孔工艺时降低了90%以上。     

风电机组主轴承的设计与技术要求

介绍了风电机组主轴承中滚子尺寸、保持架结构确定的原则及套圈、保持架材料的性能要求,运用有限元分析软件对该轴承的结构及保持架的强度、刚性进行了校核计算;运用转盘轴承计算软件对轴承寿命进行了校核计算,并在此基础上完善了轴承的结构设计,消除了由于轴承结构和保持架的刚性不足造成轴承早期失效的因素。     

安装螺栓对风电变桨轴承套圈结构变形的影响

风电变桨轴承的安装方式不同于传统轴承,在受载时,套圈存在结构变形。采用非线性弹簧替代球与沟道的接触,梁单元替代轮毂与变桨轴承以及叶片与变桨轴承之间的安装螺栓,建立有限元模型,计算轴承的载荷分布,并与传统计算方法对比,验证了有限元模型的正确性;同时讨论了螺栓预紧力及螺栓个数对变桨轴承套圈结构变形的影响。结果表明:套圈存在径向平面内的弯曲变形以及轴承截面的扭转变形,随预紧力降低,螺栓个数的减小,轴承套圈径向平面内的弯曲和截面扭转越来越显著。     

MW级风电机组偏航制动盘强度校核和对比计算

随着风电机组日益向大型化的方向发展,对风电机组偏航制动盘强度校核的精确度要求也越来越严格,因此,迫切需要采用更符合实际的有限元方法来校核偏航制动盘的强度。针对绑定接触算法难以获得偏航制动盘实际受力状态的问题,以某MW级风电机组偏航制动盘为研究对象,对其进行了极限强度校核、疲劳强度校核和对比计算。首先,基于GL规范,采用节点自由度耦合的方法,模拟了偏航制动盘的实际受力状态,计算了偏航制动盘的全工况极限强度,得到了最小极限安全系数;然后,计算了偏航制动盘的单位疲劳工况,得到了载荷与应力关系,利用疲劳分析软件Fe-safe,并结合疲劳载荷谱及板材的S-N曲线,对其进行了疲劳强度评估;最后,将其结果与偏航制动盘采用绑定接触算法所得计算结果进行了对比。研究结果表明：偏航制动盘的极限强度安全系数和疲劳强度安全系数均大于1,满足强度设计要求;采用节点自由度耦合的方法可以有效地控制载荷在某个方向的传递,更真实地模拟偏航制动盘的受力状态,同时也证明了其结果的合理性。     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

装配变形下谐波减速器中柔性轴承载荷分布与疲劳寿命研究

柔性轴承是谐波减速器中波发生器的关键零部件之一,对其载荷和寿命研究是谐波减速器可靠运行的关键。考虑柔性轴承装配后发生套圈显著挠性变形且与凸轮轮廓不同,假设内圈变形量未知,建立变形协调方程组对柔性轴承的载荷分布进行了研究,进而对其疲劳寿命进行了计算。利用有限元软件仿真分析了柔性轴承装配后的变形特点。结果对比表明,假设与仿真相符,载荷分布情况相符,疲劳寿命受到载荷影响。为柔性轴承的载荷分析和疲劳寿命评估提供了参考。     

基于Romax的圆锥滚子轴承预紧量对寿命影响的计算与分析

为计算某汽车主减速器用圆锥滚子轴承预紧量对轴承寿命的影响,在Romax软件中建立了该汽车主减速器三维简化模型,利用该软件计算出了各档工况下带有一定轴向定位预紧和无预紧的小齿轮轴轴承的载荷分布及载荷谱条件下轴承寿命随预紧量的变化趋势。结果表明,一定的预紧量对轴承寿命的影响因工况而异;Romax软件可以方便地进行预紧轴承的寿命计算与分析。     

滚动轴承与轴过盈配合对轴承元件接触应力及变形量影响研究

基于滚动轴承在装配过程中轴承内圈与轴形成过盈配合的实际情况,对其进行力学理论分析。在此基础上利用建模软件对滚动轴承建立三维模型,在有限元环境下,进行材料设置、网格划分、边界条件设定、施加载荷等操作建立有限元仿真模型。分别对不同过盈量下轴承元件接触应力和变形量情况进行仿真。结果发现:轴承元件上的接触应力和变形量与过盈量成正比关系;轴承内圈与滚动体接触应力和变形量之差,随着过盈量的增加,逐渐高于滚动体与轴承外圈接触应力和变形量之差;同一过盈量下,轴承内圈、滚动体、轴承外圈的接触应力和变形量依次降低。此研究结论为轴承寿命计算、轴承制造提供了理论依据。     

预紧力的分散性对螺栓疲劳寿命的影响

应用接触有限元方法对螺栓联接结构进行模拟分析，详细计算了螺纹联接第一牙根处应力应变值，得出不同预紧力下的疲劳寿命，依据预紧力-寿命曲线可以指导生产实际，求得最佳预紧力。依螺栓联接变形图，从理论上定性分析了疲劳寿命随预紧力的变化关系，结果表明理论分析与有限元分析的结论是一致的。     

风力发电机变桨轴承强度分析及影响因素

以某MW级风电机组双排四点接触球转盘轴承为例,采用ANSYS有限元分析软件建立叶片-轴承-轮毂的整体有限元模型,将钢球与沟道的非线性接触等效为弹簧单元,进行轴承结构强度和接触强度校核计算,该分析方法可减少大规模的接触计算,提高变桨轴承计算效率。对轴承宽度、加强盘厚度、轴承外径、沟道位置、预紧力等影响参数进行了研究,结果表明：增大轴承宽度、外径以及适当增加预紧力,有利于提高变桨轴承的静承载性能及疲劳性能;适当增大加强盘厚度,可有效提高变桨轴承沟道边缘的承载能力;沟道位置下移,可有效改善变桨轴承套圈的疲劳强度。     

接触角对风电轴承疲劳寿命的影响

风力发电机偏航轴承结构参数复杂,工作条件特殊,笔者通过仿真确定偏航轴承优化的结构参数,使此种轴承的疲劳寿命长,减少轴承在风场中的维修次数;采用有限元分析方法,建立了风电偏航轴承的三维有限元仿真模型,应用典型的联合载荷和边界条件,对各种不同接触角的轴承模型进行疲劳寿命分析,得出了轴承承载过程中的疲劳安全因子、疲劳寿命的相...     

基于有限元分析和油液监测的轴承疲劳磨损寿命研究

提出有限元分析和油液监测相结合的方法来预测风电机组轴承疲劳磨损寿命。通过ABAQUS有限元分析,结合某风力发电机的实际运行工况,获得风机发电机后轴承的应力分布和应力时间历程曲线,通过雨流计数法和Miner准则,计算出轴承出现疲劳磨损的寿命时间;运用油液检测和铁谱分析实验,得到该风机轴承的润滑脂性能信息和磨损颗粒信息,从而判断出该轴承的润滑和磨损状态。通过结合分析仿真计算和实验的结果,可以更准确地预测和诊断轴承的疲劳磨损寿命和故障,从而提高风电机组运行的可靠性。     

兆瓦级风电齿轮箱行星架疲劳强度分析

基于兆瓦级风电齿轮箱低速级行星架有限元分析模型,对行星架进行了疲劳损伤的研究。利用ANSYS—workbench与ANSYS经典联合仿真分析了风电齿轮箱低速级行星架的单位载荷下的应力情况;根据GL2010设计规范,得出风电齿轮箱低速级行星架部件材料的S-N拟合曲线;运用雨流循环计数法得到了行星架的疲劳载荷谱。最后,使用n Code/design life软件提出了一种将雨流循环计数法与Palmgren-Miner线性累积损伤理论和强度安全系数理论相结合的行星架疲劳强度校核的方法,得到风电齿轮箱低速级行星架的疲劳损伤和最低安全系数。分析结果表明,提出的方法是可靠实用的,为兆瓦级风电齿轮箱低速级行星架的疲劳寿命分析提供了一个更为准确的分析思路,具有一定的工程实用意义。     

高速电主轴静刚度仿真与实验研究

主轴静刚度是评价电主轴静态特性的一项重要指标,对保证精密数控机床的加工精度至关重要。基于典型工况下切削力和角接触球轴承径向刚度计算公式,通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了在指定工况下电主轴前端轴向变形量及主轴静刚度。在搭建的实验平台上对电主轴进行了静刚度实验。通过对比仿真结果和实验结果,间接验证了该有限元模型的有效性。基于可靠的有限元模型,进一步仿真获得了电主轴静刚度随前后端轴承预紧力的变化情况。     

基于ANSYS的电主轴轴承预紧与过盈配合分析

运用有限元分析软件ANSYS对高速主轴进行了热-结构耦合分析。主轴热-结构耦合分析的有关边界条件数据来源于实际工况测试,分析得出主轴的热分布图、热变形图、轴承内外圈热应变分布,由这些分析结果验证了轴承预紧力和装配过盈量的合理性,热变形过大则适当改变预紧力和装配过盈量,从而改变热结构耦合分析的边界条件进而改变热结构耦合分析的结果,由结果数据比较得出最佳预紧力和装配过盈量。     

基于有限元法的NW型行星架结构优化

介绍了NW型行星架结构及工作原理，基于有限元方法对NW型行星架结构进行了可靠性分析。根据分析结果，针对行星齿轮轴相对变形量与最大螺栓利用率两个不达标项进行结构优化。结构优化后，NW型行星架结构的行星齿轮轴相对变形量和最大螺栓利用率均满足要求。同时对NW型行星架结构进行疲劳损伤校核，确认NW型行星架结构发生疲劳损伤的风险较小，与高周扭转疲劳试验结果吻合。     

陶瓷球轴承接触角和预紧力对高速磨削电主轴静刚度的影响

陶瓷球轴承作为电主轴的核心部件,其结构参数对电主轴的静刚度有着重要的影响。基于角接触球轴承径向刚度计算公式,通过仿真分析研究了接触角和预紧力对电主轴静刚度的影响。通过建立的主轴-轴承系统三维有限元模型,仿真获得了不同接触角和预紧力下主轴前端径向变形及主轴静刚度,进而根据有限元仿真结果拟合得到了主轴静刚度关于接触角和预紧力的拟合方程及拟合曲线。     

主轴轴承的预紧及螺母旋紧转矩的实用计算

主轴轴承的内部间隙必须能够调整。多数轴承应在过盈状态下工作,使滚动体与滚道之间有一定的预变形,这就是轴承的预紧。轴承预紧后,内部无游隙,滚动体从各个方向支承主轴,有利于提高主轴运转精度。滚动体的直径不可能绝对相等,滚道也不可能是绝对的正圆,因而轴承预紧前只有部分滚动体与滚道接触。预紧后,滚动体和滚道都有了一定的变形,参加工作的滚动体将更多,各滚动体的受力将更为均匀。这些都有利于提高轴承的精度、刚度、抗振性和寿命。但是,轴承预紧后发热较多,温升较高;太大的预紧将使轴承的寿命下降。所以,轴承的预紧要适量。在此看来…     

专用汽车举升机构支撑轴承滚道的载荷波动特性研究

传动系统的载荷波动是引发设备疲劳的重要因素,而疲劳失效是设备失效或损坏最为常见的失效模式;以某专用汽车举升机构传动系统为研究对象,建立传动系统主要零部件三维模型,运用有限元及振动频率检测的方法,系统分析了传动系统螺栓设计对传动系统支撑轴承滚道载荷波动特性的影响。研究结果表明:传动系统中的螺栓预紧力会改变支撑轴承滚道的接触变形,影响支撑轴承的接触载荷;在螺栓预紧力和外载荷共同作用下,支撑轴承接触载荷循环波动大,降低传动系统支持轴承疲劳寿命。增加支撑轴承套圈的壁厚、减小螺栓的预紧力、增加螺栓孔与支撑轴承之间距离等方面的优化,可以有效减小传动系统支撑轴承循环波动载荷,从而提升传动系统疲劳寿命;优化后的传动系统振动小于优化前。该研究为传动系统综合传动性能的提升、支撑轴承疲劳寿命的提高提供理论依据。