简谐转速波动工况下滚动轴承保持架动态特性分析

转速波动会恶化滚动轴承内部接触状态,对保持架的动态特性产生重要影响。针对滚动轴承转速周期性波动的特点,将其简化为简谐波动,以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了轴承塑性材料柔性接触的非线性动态有限元仿真模型,采用显式LS-DYNA对其在不同转速波动频率和不同转速波动幅度工况下的运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在简谐转速波动下的保持架角速度曲线以及滚子与保持架接触力曲线,分析了不同转速波动频率和波动幅度对保持架动态特性的影响。研究结果表明,保持架角速度曲线的波动周期主要由内圈转速的波动周期决定,且转速波动频率愈大,进出承载区滚子与保持架之间的碰撞次数越多;转速波动幅度愈大,保持架角速度曲线的最大转速值越大,最小转速值越小,平均转速值变化不大,从而保持架角速度曲线的波动范围会明显增大。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正确性。     

减少滚动轴承打滑的方法

滚动轴承往往由于打滑而损坏,这对高速轻载条件下工作的轴承尤其严重。因此,航空发动机的高速轴承,除了作重载荷试验外,还作轻载荷甚至空载荷的运转试验,因为此时最容易打滑磨损,工作条件非常恶劣。一、打滑原因分析当滚动体通过轴承的非载荷区时,由于有游隙,故在离心力作用下滚动体与内圈脱离接触,失去了使滚动体滚动的推动力而产生打滑;待滚动体进入载荷区     

考虑涡动工况的高速滚动轴承打滑失效分析

打滑蹭伤是高速轻载滚动轴承经常发生的故障。在滚动轴承支承的高速转子系统中,常采用挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)来降低转子在超过临界转速时所产生的振动和噪声。挤压油膜阻尼器的存在对滚动轴承的打滑蹭伤必会产生影响,需要深入分析其影响机理以保障系统工作的可靠性。SFD通常是利用轴承在SFD结构中涡动来衰减振动。在基于轴承涡动轨迹假设基础上,建立涡动工况下的轴承滚动体运动学及动力学模型,分析不同外载荷、涡动半径、涡动频率等因素对轴承打滑的影响机理,完成挤压油膜阻尼器轴承的打滑失效分析。结果表明,在挤压油膜阻尼器轴承中,涡动的存在会对轴承的打滑产生不利影响;涡动的存在使得轴承的最小膜厚随时间振荡;增大外载荷、减小涡动频率和涡动半径都能改善轴承的运行工况。     

转速波动条件下圆柱滚子轴承动态特性分析

滚动轴承动态特性的研究目前主要集中在稳定工况,但转速波动存在于许多旋转机械设备中,将对滚动轴承的动态性能产生重要影响。以圆柱滚子轴承NU306为研究对象,建立了圆柱滚子轴承的塑性材料柔性接触的非线性动态有限元模型,采用显式动力学LS-DYNA对其在三种不同转速波动形式(矩形波动、正弦波动和随机波动)下的非线性运行过程进行了动态仿真,获得了圆柱滚子轴承在转速波动工况下的保持架角速度曲线和打滑率曲线,以及滚子与内圈、保持架的接触力曲线。将稳定工况下圆柱滚子轴承的有限元解与其解析解进行对比,验证了所建立有限元模型的有效性。结果表明:内圈转速的角加速度越大,保持架角速度曲线和打滑率曲线波动越剧烈且严重时可能产生负打滑率;转速波动主要通过改变承载区滚子与保持架间的接触力来影响保持架的稳定性,并且转速波动可能会加大承载区范围,使单个滚子承载力峰值减小。     

滚动轴承打滑蹭伤微观分析

为进一步认识滚动轴承打滑蹭伤机制,借助X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)、能谱分析仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)等手段,对打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面进行微观分析。结果表明:打滑蹭伤轴承内圈滚道蹭伤带表面磨损严重,粗糙度较大且发生氧化磨损形成了FeO,这可能是由于滚动轴承打滑蹭伤瞬间滚子与内圈滚道间润滑油膜遭到破坏,使两者发生了干摩擦;蹭伤带表面组织发生马氏体向奥氏体转变,且蹭伤带表面C元素含量较高,这可能是由于蹭伤瞬间形成的较高闪温达到奥氏体化温度,使得轴承内圈滚道表面发生奥氏体相变,随后润滑油迅速冷却作用使得奥氏体来不及完全转变成马氏体;由于残余奥氏体具有比马氏体更强的溶碳性,因而蹭伤带表面C元素含量较高。     

多工况下滚动轴承的显示动力学分析

为研究滚动轴承的动态特性,在三维软件Pro/e中建立滚动轴承实体模型,在软件HYPERMESH中形成有限元模型,在LS-DYNA中实现显示动力学的运动仿真,将转速、径向力、轴承支撑体刚度作为变工况条件,计算得到滚动体与外圈内表面接触处关键点的应力变化和加速度曲线.通过分析曲线得出:一定范围内转速的增加会使滚动体最大应力峰值增加且出现时间提前,滚动体最大应力会有所增加,但影响不大;随着径向载荷的增加滚动体在运动过程中应力水平增加;采用柔性支撑会使滚动体的振动减小.     

按转矩转速分析计算滚动轴承的寿命

本文介绍一种滚动轴承寿命分析的简单方法，针对机械传动机构中，不同的转矩，转速设定值，引入轴承寿命系数，对不同功率特性的滚动轴承寿命进行分析计算。     

滚动轴承动力学

虽然滚动轴承从根本上说是一种简单机构，但是使用制造厂的目录和手册的分析方法，是不能确定在高速，高温，重载和特种载荷下使用时所要准确了解的轴承性能。为了分析上述应用时的轴承性能，必须运用基础运动学，动力学，弹性理论，流体力学及弹性流体动力润滑，摩擦和热传递的知识。     

频繁摆动工况下球轴承打滑特性研究

滚动轴承是旋转机械系统中最重要的零部件之一.频繁摆动工况下滚动轴承的打滑严重影响轴承的动力学特性,导致摆动轴承发生早期失效.基于滚动轴承动力学理论,建立了摆动深沟球轴承的动力学微分方程组,通过预估-校正(Gear stiff,GSTIFF)变步长积分算法对动力学微分方程组进行求解,研究了承载区、不断进出承载区和非承载区...     

滚动轴承极限转速与额定热转速的对比分析

滚动轴承的极限转速与额定热转速是在一定的假设条件下确定的,与轴承类型、结构、尺寸、载荷、精度、游隙、润滑剂种类和润滑方式、冷却条件及保持架结构等诸多因素有关.对比介绍了世界几个主要轴承公司对此的定义,并给出了其计算方法和修正计算公式,为实际应用中极限转速与额定热转速的选择提供参考.     

基于低次故障特征阶比系数的变转速滚动轴承等效转频估计算法

基于时频表达的阶比跟踪算法能够帮助实现变转速旋转设备的故障诊断而不依靠转速计的帮助。然而,滚动轴承振动信号的时频表达却因缺少明显且易提取的转频成分使得该算法无法得到应用。为此,引入瞬时故障特征频率作为滚动轴承的等效转频,并提出基于低次故障特征阶比系数的估计算法对其进行提取。根据转频的变化范围确定基本滤波带宽并沿频率轴构造一组带通滤波器对原信号进行带通滤波。计算各带通滤波结果的包络时频谱并提取相应的等效转频趋势线。利用等效转频趋势线对相应的滤波结果进行重采样并计算故障特征阶比包络谱。将各阶比包络谱中与一、二、三次故障特征阶比相对应的幅值之和作为标准确定最优滤波带宽与相应的等效转频趋势线(瞬时故障特征频率趋势线)。利用该趋势线对原始信号进行故障相角域重采样,所得结果故障特征阶比包络谱即可用于滚动轴承的故障诊断。仿真算例和应用实例证明了该算法的有效性。     

变转速下滚动轴承阶比峭度图法故障特征提取

结合传统阶比分析和峭度图算法的优势,利用计算阶比跟踪方法将时域非平稳信号转换为角域平稳信号,并利用峭度指标准确表征滚动轴承振动信号中的故障瞬态冲击大小,提出了阶比峭度图算法。仿真故障信号及实测滚动轴承外圈故障信号分析结果表明,阶比峭度图算法能够有效识别阶比域内的最优包络解调频带参数,显著提高了变转速工况下滚动轴承故障特征提取的准确性。     

高速列车滚动轴承支承松动系统动力学特性研究*

作为列车走行部的关键零部件,轴箱滚动轴承支承松动故障会直接影响到车辆的运行平稳性。针对高速列车滚动轴承内圈与轴颈配合的松动问题,提出一种车体-构架-悬挂-滚动轴承-轮轨的垂向耦合动力学模型,并采用优化的四阶Runge-Kutta数值积分及试验方法,研究不同松动间隙、不同行驶速度下,高速列车滚动轴承支承松动系统的非线性动力学特性。结果表明：理论计算与试验结果较吻合,松动间隙的大小对未松动侧轴箱的振动响应影响不大,但对松动侧轴箱的振动响应有较大影响,且可使得系统的运动状态由近拟周期运动发展为混沌运动。列车低速行驶时松动侧轴箱振动幅值和振动速度均比高速行驶时更大,轴箱振动响应的低频成分只与行驶速度有关,不随松动间隙的改变而改变。     

可倾瓦推力轴承系统的稳定性和失稳转速分析

以可倾瓦推力轴承系统为研究对象,建立了油膜厚度方程、瞬态压力方程、油膜力的Taylor级数展开式,推导出了油膜对镜板的作用力和油膜作用于可倾瓦块的力矩刚度和阻尼动力学系数。分析了系统的稳定性,根据失稳频率的概念,提出了求解系统失稳频率的一种新颖而又简单的方法,并据此求出了失稳转速。     

非平稳状态下高速滚动轴承的失效研究

分析了高速滚动轴承在转速波动这一非平稳状态下的运行状态，研究了转速波动对轴承运转性能和失效模式的影响。理论分析和实验结果表明：轴承运转在非稳定状态下时，滚动体和保持架的碰撞和冲击加剧，打滑现象更容易发生；转速波动造成轴承支撑刚度波动，使轴系动力学特性发生变化，并造成局部预紧力不足，出现三点接触。     

复合材料高速储能飞轮临界转速与极限转速的研究

对采用多种复合材料的高速储能飞轮临界转速与极限转速的确定进行了研究，提出了相应的分析方法和强度条件，并应用有限元法对一种混合动力汽车飞轮电池中的复合材料飞轮进行了计算，对飞轮的临界转速与极限转速的协调设计进行了探讨，最后得到一种临界转速和极限转速较为协调的典型复合材料飞轮的设计方案。计算分析表明，对于由金属材料、非金属材料和多种复合材料组成的飞轮应用有限元法确定临界转速和强度极限转速并对其进行协调非常有效。     

高速轴承油气润滑系统的研究及应用现状

随着高速加工技术的快速发展,油气润滑技术应用于高速机床/磨床电主轴轴承已成为目前发展的普遍趋势。概述近年来油气润滑系统应用于高速轴承的研究现状及应用进展,总结油气润滑系统组成、主要影响因素、油气两相流形成机制、润滑状态、关键部件研制等油气润滑系统的研究成果和应用现状,阐述油气润滑系统的设计难点,并提出油气润滑系统研究的未来发展方向。     

大尺寸球轴承打滑分析及其应用

滚动轴承是旋转机械中承受载荷并传递运动最重要的零部件之一。大尺寸球轴承是滚动轴承的一种,由于其尺寸大、工作负载重,其作为支撑部件被广泛应用于重型机床滑枕部件中。基于赫兹接触理论建立大尺寸球轴承的拟静力学方程,以FAG-B71956E角接触球轴承为算例,得到其不同轴向力、径向力及转速情况下,轴承位移变化及发热情况,并基于试验打滑判据得到球轴承的打滑临界曲线。针对某重型机床滑枕部件进行分析,利用力平衡、力矩平衡及变形协调方程得到滑枕轴承组受力情况,并找出发热量最大轴承。为避免该轴承由于打滑而过早失效,计算得到该轴承的打滑临界转速,为不同工况下滑枕最高转速选取提供了依据。