中大型圆柱滚子轴承柔性保持架动力学分析

基于多体动力学法和ADAMS建立了考虑柔性保持架的中大型圆柱滚子轴承刚柔耦合多体接触动力学模型,定义了滚子、保持架与套圈的动态接触关系,分析了载荷和转速对圆柱滚子轴承动态特性的影响。结果表明:随转速增大,滚子与内圈滚道和外圈挡边的接触力增大,保持架与套圈引导面的接触力增大,保持架打滑率减小;随径向载荷增大,滚子与内圈滚道的接触力增大,滚子与外圈挡边的接触力无变化规律,保持架打滑率减小。     

圆柱滚子轴承滚子打滑机理研究

为研究圆柱滚子轴承在不同工况下的滚子打滑机理,基于ABAQUS/Explicit建立滚子与滚道柔性接触的有限元分析计算模型,以显式算法为基础对轴承进行全柔性多体动力学计算分析。通过提取轴承动力学计算结果中滚子中心节点速度变化历程,获得滚子相对滚道理想纯滚动的打滑率,研究内圈转速、径向载荷和过盈配合产生的压力等因素对滚子打滑率的影响规律。结果表明:内圈转速和径向载荷对滚子打滑率影响显著;随着径向载荷的增加和内圈转速的减小,可一定程度消除滚子打滑;在相同内圈转速和径向载荷下,增加内圈与轴的过盈配合产生的压力可降低滚子打滑率。     

精密机床角接触球轴承打滑特性仿真分析

以H7006C角接触球轴承为研究对象,通过ADAMS多体动力学软件建立考虑润滑作用下的轴承刚柔耦合多体动力学模型,分析了内圈转速、轴向载荷和径向载荷对轴承打滑特性的影响,结果表明:保持架打滑率随转速的增大而增加,随轴向载荷和径向载荷的增大而减小,且轴向载荷对保持架打滑率的影响更为显著.     

角接触球轴承保持架稳定性分析

基于Hertz接触理论和弹性流体润滑理论,计算得到了轴承的Hertz接触刚度和油膜润滑等效接触刚度。定义了钢球、套圈滚道和保持架接触碰撞关系,运用ADAMS建立计及油膜润滑等效刚度的角接触球轴承多体动力学分析模型。计算了动态接触力、转速和径向载荷对油膜刚度的影响规律,分析了结构参数和载荷参数对角接触球轴承保持架的打滑现象和运动稳定性的影响规律。结果表明:润滑作用下载荷区接触力峰值较干接触模型大且进入载荷区时间晚周期相对滞后。无论是内圈引导还是外圈引导,引导间隙增大保持架打滑率减小,保持架质心轨迹运动范围变大,兜孔间隙增大保持架打滑率变大。外圈引导下转速越高保持架打滑率越大、保持架质心运动范围变大。径向载荷增大,保持架所达到稳定转速时间变短并且打滑率降低。     

高速圆柱滚子轴承保持架动态特性分析

基于Adams软件建立了考虑润滑作用的高速圆柱滚子轴承动力学模型,采用正交试验法对轴承结构参数进行了多目标优化设计,研究了不同工况及轴承结构参数对轴承保持架动态特性的影响。结果显示：内圈转速对保持架打滑率的影响最大,引导间隙对保持架打滑率的影响最小;引导间隙对保持架运转稳定性的影响最大,滚子个数对保持架运转稳定性的影响最小。经过优化设计获得了保持架打滑率及运转稳定性的轴承结构参数最佳组合。保持架打滑率随内圈转速及引导间隙的增加而增加,随径向载荷、滚子个数及径向游隙的增加而减小。保持架运转稳定性随内圈转速及引导间隙的增加而增强;随径向游隙的增加而降低;存在合理的径向载荷及滚子个数使保持架运转稳定性最好。     

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。     

加速工况下高速圆柱滚子轴承打滑分析

针对高速轻载圆柱滚子轴承打滑问题,在考虑轴承涡动、径向游隙变化和内圈加速工况基础上,建立了高速轻载圆柱滚子轴承运动学和动力学模型,研究了有无涡动、不同径向载荷、内圈加速度和径向游隙等因素对圆柱滚子轴承打滑特性的影响。研究结果表明:在轴承加速过程中,保持架转速、打滑率和油膜厚度均随时间呈上升趋势,但当涡动存在时会使保持架转速、打滑率和油膜厚度在上升过程中出现抖动;增大径向载荷和径向游隙有利于减小保持架的打滑率。     

转速波动工况滚动轴承打滑动力学特性分析

滚动轴承实际运转过程中经常存在的转速波动现象,对滚动轴承的运行状态产生重要影响。基于Hertz接触理论和变形-位移相容条件建立滚动体与套圈的相互作用模型,采用非线性弹簧模拟滚动体与保持架间的相互作用,建立了转速波动工况下滚动轴承打滑动力学模型。通过与实验测试结果的对比,验证了所提出的动力学模型的正确性,并在此基础上分析了转速波动对滚动轴承打滑的影响及不同转速波动幅值、频率下滚动轴承的打滑特性。结果表明:轴承转速波动会造成保持架转速出现波动,导致轴承出现打滑,且滑动主要出现在滚动体与内圈之间;转速波动幅值对轴承打滑影响较大而频率影响较小。     

深沟球轴承动态接触特性有限元仿真分析

利用LS-DYNA建立了适用于行星减速机构中支撑行星轮的深沟球轴承的多体动态接触有限元模型,基于显式动力学有限元法,综合考虑了轴承外圈运转速度,径向载荷和行星架运转速度的影响,对轴承滚动体在不同工作条件下的动态接触特性(位移、速度、应力及接触力)等进行了仿真分析,得出了轴承的动态接触响应。研究表明,轴承中滚动体在运转过程中存在着公转与自转运动,与外圈和内圈接触时出现最大线速度和最小线速度。最大应力发生在与内外圈接触时,且最大应力受转速影响小,将赫兹解与仿真解进行比较,说明了分析的可行性。滚动体与保持架的接触力波动最大,数值最小;与内外圈接触力波动小,数值与径向载荷基本相同。     

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析

为研究带有早期微弱故障的滚动轴承运转及振动特点,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了滚动轴承常见的外圈裂纹故障有限元模型。该模型以显式算法为基础,单元采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,成功地对滚动轴承外圈裂纹故障进行了仿真分析。仿真结果表明:在轴承转速和径向载荷一定的条件下,带有裂纹故障的轴承外圈的等效应力要明显高于没有故障的轴承内圈、保持架及滚动体的等效应力;轴承外圈滚道不同位置节点的振动响应均能体现故障特征频率,但幅值略有差别;速度及加速度响应在经过FFT变换后能部分找到故障特征频率。仿真结果对轴承故障检测能起到一定的指导作用。     

某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率分析

针对某鼠笼弹支一体化球轴承保持架打滑率问题,基于球轴承动力学理论,采用修正Craig-Bampton子结构模态综合法,对该鼠笼式弹性支承体与轴承外圈和轴承座之间进行刚柔耦合连接,建立了鼠笼弹支一体化球轴承动力学模型,分析了其保持架打滑率。结果表明:鼠笼式弹性支承轴承保持架在内引导和外引导下保持架打滑率均随径向载荷和轴承转速增大而增大,随轴向载荷增大而减小。     

三点接触球轴承打滑动力学分析与验证

三点接触球轴承是航空发动机中的关键基础件。目前对三点接触球轴承的仿真分析多基于拟静力学模型,对于打滑、擦伤等特殊行为缺乏解释,而滚球打滑易引起滚道磨损、蹭伤等故障。在对轴承元件进行受力分析的基础上,引入滚球与左右半内圈的接触状态判断条件,采用动力学方法对三点接触球轴承进行了打滑分析。然后,分析了设计接触角及运行参数对轴承打滑率的影响。最后,通过实验研究了滚球通过内圈频率及滚球公转转速随轴向载荷及内圈转速的变化规律,并与动力学模型仿真值进行对比验证了方法的有效性。研究结果表明：轴向载荷越小或转速越高,打滑率越大;在转速和载荷工况条件相同的情况下,轴承打滑率随着设计接触角的增加而增加;而在不同转速工况下,轴承发生打滑的轴向载荷临界值不同,其数值随转速的升高而增加。     

滚动轴承故障的显式动力学仿真与接触特性分析

故障的存在会恶化轴承内部接触状态,影响其动态特性。为了揭示存在故障时滚动轴承内部接触状态的变化规律,以滚子轴承NU306为研究对象,建立了故障轴承(含内圈故障、外圈故障和滚动体故障)的非线性接触多体动力学有限元模型,采用显式动力学算法对轴承运行过程进行仿真,获得了滚动体与套圈及保持架接触力的变化曲线,揭示了故障对轴承内部接触状态的影响规律。研究结果表明:轴承故障会导致滚动体与套圈的接触力出现波动,内圈故障时波动频率最高,滚动体故障时波动频率最低,且套圈故障时接触力大于正常轴承;外圈故障导致滚动体与保持架接触力的幅值变化最大,而滚动体故障导致的波动频率最高。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了有限元模型的有效性。     

高转速下角接触球轴承接触应力分布特征与疲劳剥落关系研究

疲劳剥落是轴承的主要失效形式之一,而轴承中滚动体与滚道间接触应力的变化是造成轴承疲劳剥落的重要因素.以角接触球轴承为研究对象,在经典拟静力学模型的基础上,考虑高转速工况下滚动体受惯性力的影响,构建轴承内部几何关系和受力平衡关系式,通过数值方法求解该模型,得到轴承在高转速工况下的特征参数,并将其与相关文献对比,验证了模型的准确性.在此基础上,分别控制轴向力、径向力以及转速,研究轴承在特定工况下接触应力的分布特征及变化情况,得到外载荷和转速的变化与轴承疲劳剥落之间的关系,为减轻轴承的疲劳剥落提供了一定的技术指导.     

曲率半径对深沟球轴承接触特性的影响

轴承滚动体的接触特性是影响轴承性能的重要因素之一,为分析曲率半径对深沟球轴承接触特性的影响,以应用于行星传动机构中的SKF618/8型单列深沟球轴承为例,基于有限元软件对轴承应力、应变、速度、接触力等接触特性进行仿真分析,并分析不同内圈曲率、外圈曲率、滚动体直径对其的影响。研究结果表明,滚动体接触速度、应力、应变均以波峰波谷形式交替变化,应力、应变主要集中在滚动体与内外圈接触的区域,应力值随内圈曲率、外圈曲率、滚动体直径的增大而增大,且滚动体与周向旋转中心的距离越远,速度越大;滚动体与内圈、外圈的接触力大小、波动基本相同,大小与径向载荷值基本相同,与保持架作用力很小。     

高速轴承滑蹭试验台设计及动态特性分析

打滑蹭伤是制约高速滚动轴承工作性能和服役寿命的关键问题之一。高速轴承工作时往往还伴随高温、振动等严苛工作条件,开发高速轴承在高温、激振环境下的滑蹭模拟试验台有助于实验研究高速轴承在复杂工况下的打滑蹭伤机理。采用双电主轴分别驱动轴承内圈和滚动体试样,模拟在不同滑差率、径向载荷、转速、激振载荷、温度、润滑等工况条件下,轴承内圈与滚动体试样之间的动态接触。讨论了试验台工作原理和结构设计,利用ANSYS Workbench对试验台主轴进行了模态分析,调查其固有频率,并分析了激振载荷对主轴变形的影响,为试验台的参数设置提供依据。     

启停阶段圆柱滚子轴承动态特性分析

启停过程普遍存在于旋转机械设备中,该过程转速的变化对滚动轴承动态性能的影响甚大,然而启停阶段滚动轴承动态特性的研究相对缺乏。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承非线性接触的三维动态有限元模型。采用显式动力学有限元法对圆柱滚子轴承在不同角加速度和径向载荷条件下的启停过程进行了动态仿真,研究了角加速度和径向载荷两个工况参数对其启停阶段保持架角速度、内圈质心位移,以及所有滚子与保持架接触力等动态特性的影响,并进行了实验验证。研究结果表明,内圈角加速度的增大会加重滚动轴承启停过程的打滑,而径向力的增大会减小滚动轴承启停过程的打滑;在启停阶段,角加速度和径向力愈大,则内圈质心位移以及滚子与保持架接触力越大。仿真结果与实验结果吻合良好,验证了所建立有限元模型的有效性。     

滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析

当滚动轴承内圈出现局部故障时会产生复杂的振动响应，从滚动轴承内圈实际故障形貌的渐变性和非规则性的客观实际出发，引入位移激励函数定性分析滚动体通过故障区域时球心位置的渐变规律，采用随机数列表征故障底部形貌非规则性的特点，综合考虑轴承的径向载荷和滚动体通过故障区域时的打滑率等因素，建立了一种内圈局部故障渐变的轴承动力学模型。通过对比分析不同转频条件下实验和仿真数据的故障特征频率值，验证了局部故障渐变动力学模型的准确性。     

深沟球轴承内部载荷序列与寿命计算

以深沟球轴承为研究对象,建立钢球与内外滚道的滚动接触模型,在疲劳寿命的计算中考虑轴承的运动特性。考虑球轴承中同时承载的滚动体个数随时间变化,提出了一种更为准确的载荷分布计算模型。分析了相同外部载荷作用下,不同游隙、不同转速对轴承内部载荷的影响。针对4种不同运动状态下的深沟球轴承,分析内圈、外圈和滚动体上一点的接触应力随时间的变化规律,计算得到其载荷序列。考虑内外圈不同运动状态对轴承应力循环次数的影响,对Lundberg-Palmgren(L-P)寿命模型进行了修正,计算了轴承内圈、外圈、滚动体以及轴承整体的寿命。对比不同运动状态下两种模型计算的寿命,在仅有一个套圈旋转时,修正的寿命与初始L-P寿命较为一致,当两个套圈同时旋转时,修正的L-P寿命与常用的L-P寿命计算结果存在较大差异。     

基于ADAMS的高速机车双列圆锥滚子轴承典型故障仿真分析

为研究故障状态下双列圆锥滚子轴承的动力学行为,通过三维建模软件实现轴承几何外形,在考虑单侧内圈剥离故障的情况下将几何模型导入多体动力学仿真软件ADAMS中,充分考虑各部件间的接触、激励、约束和载荷等条件进行动力学仿真。仿真结果与理论值的对比验证了该模型的有效性,通过分析轴承的动力学行为得出:内圈故障侧滚子经过故障时转速急剧下降,产生打滑现象;故障侧保持架也受到滚子冲击的影响,稳定性大大降低。