基于耐久性试验载荷谱的重卡轮毂轴承寿命估算

以国内某公司生产的50万km质保的重卡轮毂轴承为研究对象,对其进行实际工况分析与耐久性试验载荷谱设计,基于耐久性试验载荷谱估算重卡轮毂寿命,分析轴承寿命影响因素,并对一批次重卡轮毂轴承进行耐久性试验.结果表明,重卡轮毂轴承估算寿命约为64万km,满足50万km质保要求;重卡轮毂轴承系统寿命与车辆侧向加速度和路面冲击系数成负相关,随着受载偏心距和车轮半径的增大呈先上升后下降的趋势;重卡轮毂轴承质量合格,满足耐久性试验性能要求.     

轿车轮毂轴承疲劳寿命的计算与分析

基于滚动轴承动力学分析理论,建立了双列角接触球轴承内部元件间相互作用力数学模型。利用双列滚动轴承寿命计算法,建立轿车轮毂轴承寿命计算模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-BashforthMoulton多步相结合的算法对双列角接触球轴承作用力模型进行求解,分析轮毂轴承轴向预紧量和轮毂偏移量对轴承寿命的影响。分析结果表明:轴向预紧量的增大和轮毂偏移量由负值变化到正值均会使轴承寿命呈现先增大后减小的趋势,且存在一组最佳轴向预紧量与轮毂偏移量使得轮毂轴承寿命最大。     

向心推力轴承轴向预紧分析

分析了向心推力轴承轴向预紧结构中的轴向载荷与套圈轴向相对位移量之间的关系,指出角接触球轴承的轴向预紧可以有效提高支永刚度;和使预紧结构不发生卸载所需施加的轴向预载荷及其公式,为轴向预紧支承的寿命和可靠性计算提供了理论基础。     

轮毂直驱空气悬架系统垂向动力学特性分析

针对轮毂直驱电动汽车簧下质量较大和电动机不平衡电磁力的问题,进行了轮毂直驱空气悬架(hub direct drive air suspension,HDD-AS)系统垂向动力学特性分析.构建了轮毂电动机与带附加气室空气悬架耦合模型,当轮毂直驱空气悬架系统在路面随机激励与电动机不平衡电磁力耦合作用下,附加气室容积和阻尼系数改变时,分析了电动机偏心距、电动机不平衡电磁力、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度均方根值的变化规律,研究了附加气室容积和阻尼系数变化对电动机偏心距、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度的频域影响.结果表明:附加气室容积和阻尼系数的变化对轮毂直驱空气悬架系统悬架性能和轮毂电动机振动具有较大的影响.     

预紧对高速角接触球轴承疲劳寿命的影响

基于Hertz弹性接触理论、滚动轴承动力学和L-P寿命理论,建立角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解.分析预紧力对角接触球轴承疲劳寿命的影响,结果表明:当外界条件一定时,定压预紧轴承疲劳寿命明显比定位预紧轴承疲劳寿命长,轴承内圈疲劳寿命比外圈疲劳寿命长;轴承疲劳寿命随着预紧力、转速的提高而减小,在定压预紧下轴承的疲劳寿命受预紧力的影响较大.     

预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响

以滚动轴承动力学和沟道控制理论为基础,建立考虑预紧的高速角接触球轴承动力学模型.依据赫兹接触理论,给出考虑预紧的轴承径向刚度、轴向刚度和角刚度计算表达式.以7012/CD轴承为例,分析预紧对高速角接触球轴承动态刚度的影响.分析结果表明,定位预紧下轴承的径向刚度随转速的增大而增大,而轴向刚度和角刚度随转速的增大,先增大后减小;定压预紧下,轴承径向刚度受转速影响较小,而轴向刚度和角刚度随转速增大急剧下降.当轴承转速较高时,采用定位预紧较定压预紧可获得更高的刚度.     

双列圆锥滚子轴承动力学分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了双列圆锥滚子轴承动力学分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的方法,对轴承非线性动力学微分方程进行求解。研究了双列圆锥滚子轴承的最大接触压力、滚子打滑率、滚子歪斜角以及轴承疲劳寿命等动态性能。分析结果表明:轴承的最大接触压力随轴向预紧量的增加呈先减小后增大的趋势,最佳预紧量随外载荷的增加而变大;滚子歪斜角随径向载荷的增加而变大,"压紧"侧的滚子歪斜角略微大于"放松"侧;轴承疲劳寿命随轴向预紧量的增加而增大直至最大值,随后迅速下降。     

结晶振动器偏心安装的滚动轴承载荷计算方法

以目前广泛使用的全板簧结晶振动器机构作为研究对象,建立了一种将板簧简化成等效弹簧、考虑振动机构自重和载荷影响、将结晶器载荷看作悬挂重物的动力学模型。以上海重矿连铸技术有限公司生产的结晶器机构为研究对象,运用Matlab编程、Newton法以及四阶Runge-Kutta法对所建立的动力学模型进行数值求解,分别研究了偏心轴的偏心量、偏心轴转速、载荷大小等参数变化对偏心安装的滚动轴承载荷的影响规律。当偏心距减小时,轴承上载荷的平均值没有变化,但是幅值减小;当偏心轮转速减小时,轴承上载荷的平均值下降,而其幅值有少量的减少;当载荷变小时,轴承上载荷的平均值变小,而幅值不变。     

基于有限元法的重卡轮毂轴承单元温度场分析

以重卡轮毂轴承单元为研究对象,确定温度场分析的边界条件,建立重卡轮毂轴承单元与制动鼓的传热模型,利用Ansys Workbench有限元软件对重卡轮毂轴承单元进行温度场分析,得到重卡轮毂轴承在不同径向载荷和转速工况下的温度分布特征以及紧急制动、重复制动、持续制动3种工况下制动鼓对重卡轮毂轴承最高温度的影响。结果表明,重卡轮毂轴承最高温度随轴承径向载荷、转速的增大而升高,且转速的影响更为显著;3种制动工况都会对重卡轮毂轴承温度产生一定影响,但重复制动与持续制动工况对制动鼓与重卡轮毂轴承的最高温度影响显著。     

轮毂轴承单元轴铆合装配的铆头优化设计

针对轮毂轴承单元轴铆合装配工艺的非线性、非稳态特征,提出一种基于代理模型的轴铆合装配工艺优化方法,并用于铆头成形曲面的优化设计.通过拉伸实验、圆环镦粗实验、轴向进给位移及轴向铆接力在线测试、铆头空间轨迹理论推导等确定有限元建模参数;通过比较模拟和测试的轴向铆接力及轮毂轴端铆接后的几何形状确定有限元模型的准确性;基于现有的铆头设计和轴承寿命理论确定铆头成形曲面的参数化方程和优化目标;基于拉丁超立方抽样策略和有限元结果确定轴承内圈的最大径向变形量、轴向预紧力和轮毂轴端对铆头的作用力与铆头成形曲面参数间的支持向量机回归模型;最后对优化结果进行验证.结果表明,优化后的铆头使轮毂轴承的性能指标得到一定提升.     

空间滚动轴承预载能动可调技术研究

滚动轴承是航天器及其有效载荷转动部件的关键部件,其工作时需要加载一定的轴向预紧力。但空间复杂工况对轴承实际应用的选择提出了可调预载的要求。提出一种可在轨调节航天轴承预紧力的方法,可同时满足发射时高预紧力和在轨工作时低预紧力的要求,可有效提高轴承在轨工作寿命。     

大型双排四点接触球轴承载荷分布影响因素研究

为充分研究大型双排四点接触球轴承的载荷分布,采用超单元法模拟滚珠滚道接触,用等效梁法模拟螺栓,得到大型双排四点接触球轴承有限元简化模型,并通过与理论模型及经验公式结果对比,验证了该模型的正确性。在此基础上,利用此模型分析螺栓预紧力、安装表面平面度及变桨同步度对轴承载荷分布的影响。结果表明:随着均布螺栓预紧力的增加,轴承最大接触载荷先降低后小幅增加;非均布螺栓预紧力使轴承接触载荷波动加剧;平面度误差会造成轴承接触载荷分布不规则突变;当变桨同步度为负时,轴承的接触载荷增大。     

非均匀预紧载荷下轴承-轴系热特性的试验研究

合理的轴承预紧是保障轴系性能的关键所在。由于生产制造和装配误差的存在,容易导致轴系中常用的定位和定压预紧方式形成非均匀预紧载荷。针对以上问题,开发了一种采用小型压电测力传感器测量预紧力、由电主轴驱动的试验平台,可用于开展非均匀预紧载荷下轴承-轴系性能试验研究。针对不同方向和大小的非均匀预紧力下的轴系热特性进行了试验,测试结果表明:1.当非均匀预紧力导致弯矩增大时,均匀预紧下该平面上外圈温度值和温升被非均匀预紧下温度值和温升完全包络。2.对比非均匀预紧力,外界环境温度和散热型式对轴系温度场有更显著的影响。受载轴承中接近热传导的区域,其温度明显低于轴承其他区域。该结果直接反映出非均匀预紧载荷对轴承-轴系热特性的影响,同时为理论研究提供了数据支持。     

基于ANSYS Workbench的轮毂轴承刚性仿真分析

运用ANSYS Workbench有限元仿真工具建立了轮毂轴承的有限元仿真模型,对轮毂轴承整体刚性进行仿真分析。仿真结果表明,有限元模型在承受力矩载荷时产生的应力传递方向和应力形成区域与实际情况相符;轮毂轴承单元的整体倾角与载荷大小基本成线性关系。不同载荷的实验显示,轮毂轴承力矩倾角的仿真值和试验值之间的误差小于8%,验证了基于ANSYS Workbench的轮毂轴承刚性仿真分析的正确性。仿真分析数据可应用于轮毂轴承初期设计与优化阶段。     

轿车轮毂轴承城市道路载荷谱测试与分析

设计了城市用轿车轮毂轴承载荷谱的测试系统,介绍了轿车匀速、加速及减速行驶时,轮毂轴承载荷谱的测试实验方法。绘制了不同行驶状态时,轮毂轴承载荷在时域和幅值域的统计谱图。轮毂轴承载荷谱的统计特性表明：匀速行驶时,轮毂轴承的载荷幅值频次呈正态分布;速度变换引起左右轮轴承垂直载荷和纵向载荷大约波动25％;加速使侧向载荷幅值频次呈均态分布;减速使侧向载荷幅值频次呈瑞利分布。     

单列向心推力球轴承的轴向载荷-变形曲线、预紧和刚性

在滚动轴承的实际应用中,例如在求解支承刚性问题时,常需计算轴承在载荷下两套圈的相对位移量。这类计算应用解析法求解比较繁琐,田此一般应用载荷—变形曲线求解。本文给出的单列向心推力球轴承的轴向载荷—交形曲线((F_a/C_O)-(δ_a/d_Q)曲线),为该类轴承在受轴向载荷下求解轴向位移提供了简捷的方法,可简便地确定预紧轴承的预紧工作点,并且在应用上具有通用性,不受轴承型号的限制。     

250MN钢丝预紧式主缸受力计算与模拟

为了解250 MN钢丝预紧式主缸的应力和变形情况,对其进行了理论计算和有限元模拟。结果显示,主缸筒体不管是在预紧状态还是在工作状态,由于受端部影响,其径向位移、应力是轴向位置的函数,并非沿轴向均匀分布。工作时,载荷边界线处的径向位移为0.895 mm。预紧时,距缸体端面右侧581 mm处轴向应力最大,约103.08 MPa。最大Tresca、Mises应力出现在分界线右侧781 mm的地方,Tresca应力约为332.46 MPa,Mises应力约为301.19 MPa。有限元计算结果和理论计算比较吻合,二者可相互验证。     

基于权重法的机床主轴可变预紧力确定方法

目的研究不同转速、载荷条件下机床主轴轴承的最佳预紧力,满足高速机床主轴全速段性能要求.方法建立基于拟静力学的轴承分析模型,计算不同转速、负荷条件下满足轴承使用寿命的最大轴向预紧力,和能够限制轴承陀螺旋转的最小轴向预紧力,得出预紧力取值的上下限.通过试验分析轴向预紧力对电主轴轴承温升和振动的影响.结果在低速范围内,轴向预紧力的变化对主轴振动和轴承温度无明显影响.在中速范围内,随着轴向预紧力增加,主轴振动有较明显减弱,轴承温度有较明显增加.在高速范围内,随着轴向预紧力增加,主轴振动大幅度减弱,轴承温度大幅度增加.结论在每个转速范围内分别引入不同的预紧力上下限权重值,得出满足高速机床主轴全速段性能要求的轴承最佳预紧力.     

随机载荷作用下风电齿轮箱轴承疲劳寿命预测方法

以1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承为研究对象,引入随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,分析随机风载条件下径向载荷和轴向载荷对风电齿轮箱轴承疲劳寿命的影响;运用概率加权法和线性Miner累计损伤法则,给出疲劳寿命与应力之间的关系;提出一种随机载荷条件下风电齿轮箱轴承寿命预测的方法,用该方法对1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承的疲劳寿命进行分析计算,结果为13.189a.该方法考虑了载荷的随机性,并以随机载荷作用下所引起的随机应力作为计算疲劳寿命的依据.相比其他方法更加接近于工程实际,预测结果更为准确.     

定压预紧主轴轴向动态刚度特性研究

针对目前主轴动态刚度研究中存在的建模过程复杂、计算量大、忽略轴承受力分析的问题,结合理论建模及实验测试,系统研究了定压预紧主轴轴向动态刚度随轴向载荷的变化规律。基于球轴承轴向载荷与轴向变形的经验公式,建立了定压预紧主轴轴向动态刚度分析模型,理论推导出定压预紧主轴轴向动态刚度随轴向载荷的变化关系;设计了定压预紧主轴动态刚度测试实验,实现了对工作状态下主轴轴承位移量及相应轴向载荷的精确测试;求解了主轴的轴向动态刚度,并与仿真数据进行了对比。实验结果表明:在前轴承内外圈压紧方向,随着轴向力的增大,主轴的轴向刚度呈现增大趋势;在前轴承内外圈脱离方向,随着轴向力的增大,其主轴的轴向刚度先减小后趋于定值。实验结果验证了模型仿真的有效性和正确性。