利用改进牛顿-拉夫逊法的高速圆柱滚子轴承打滑分析

在考虑油气阻力和保持架与滚子之间的摩擦力的基础上,推导了圆柱滚子轴承拟动力学分析模型。提出采用改进的牛顿拉夫逊法求解大规模非线性方程组,可以克服传统算法对初值要求较高、方程组规模较大时迭代很难收敛的问题,在分析高速滚子轴承打滑时具有较好的效果。通过与已有的分析和实验结果进行对比后发现:滚动轴承保持架打滑与轴承所受径向载荷有关,在一定范围内增大径向载荷,可明显抑制打滑现象;在高速滚动轴承非承载区,滚子转速与保持架转速相关,且随保持架转速的增加而增加,而当保持架转速接近理论转速时,滚子打滑程度与径向载荷无关。     

高速列车轴箱轴承典型故障特征的数值仿真分析

基于Adams建立考虑摩擦打滑和保持架效应的高速列车轴箱轴承完全动力学模型,分析高速列车轴箱轴承4种典型缺陷下滚子与保持架的故障动力学响应;通过EMD-包络谱抓取4种典型缺陷下的微弱故障信号特征频率,分析现有故障理论特征频率评估方法的局限性,并将EMD-包络谱方法抓取的特征频率与理论计算故障特征频率结果进行对比。研究结果表明：无论轴承是否存在缺陷,滚子的打滑率均在非承载区有所增大;外圈缺陷会导致保持架角速度比率呈正弦半波周期性变化;内圈缺陷会导致滚子角速度波动较大,保持架角速度偏高于理论角速度,保持架角速度比率呈非周期性激励波动变化,且波动频率较高;滚子缺陷仅对该缺陷的滚子的动力学特性影响较大;保持架缺陷对滚子与保持架的动力学特性的影响较小;理论特征频率计算公式需要充分考虑滚子-滚道摩擦打滑与滚子-保持架兜孔碰撞效应的影响。     

考虑润滑碰撞的精密轴承保持架动态特性

保持架作为轴承中的浮动组件,在套圈引导和滚动体撞击作用下随机运动,其动态特性直接影响精密轴承的服役性能。为了准确分析保持架的动态特性,考虑轴承保持架和滚动体之间真实润滑状态和碰撞过程建立了滚动体和保持架润滑碰撞模型及精确的保持架动力学模型,分析了轴承预紧力、径向载荷、内圈转速及引导-兜孔间隙比对精密轴承保持架动态特性的影响规律。实验结果表明,相比于传统的保持架兜孔-滚动体干摩擦模型,考虑润滑的保持架动态特性分析与实验现象更吻合。相同转速下,增大预紧力或径向载荷可以降低保持架打滑率,相比径向载荷,预紧力对保持架打滑的影响更大。保持架在低速和高速下呈现不同的打滑形式,低速下外载荷对保持架打滑影响不大;高速下外载荷对保持架打滑影响较大。相同预紧时保持架打滑率随轴承内圈转速增加而增加,中预紧时转速对保持架打滑影响最小。随着引导间隙-兜孔间隙比的增加,保持架打滑率降低。研究工作可为精密轴承保持架的设计提供一定的依据。     

高速圆柱滚子轴承保持器动力分析

本文将高速圆柱滚子轴承及座圈简化为平面机械系统,利用拟动力学方法计算轴承内部的负荷分布,把滚子与保持器的接触归结为流体动力润滑、刚性接触和自由状态,在此基础上,建立了保持器与滚子组件的动力学方程。通过数值求解,揭示了滚子与保持器之间存在刚性冲击,冲击频率和冲击力幅值与保持器窗孔间隙及润滑油性质的关系。     

锥孔双列短圆柱滚子轴承的动态特性分析

建立了锥孔双列短圆柱滚子轴承动态特性分析理论,用Matlab工具开发了具有自主知识产权的分析软件.以3182120型锥孔双列短圆柱滚子轴承为对象,在0～15 000 r/min的范围内分析了径向刚度与转速、径向预紧及外加径向载荷等因素之间的非线性关系.研究表明:由于离心力的存在,锥孔双列短圆柱滚子轴承的径向刚度随着转速的提高呈非线性软化现象;随着径向预紧量的增加,轴承的径向刚度有所增大;在确定的预紧量下,轴承达到某一转速时,滚子将脱离内圈而导致轴承无法正常工作;径向载荷的变化对轴承径向刚度的影响可以忽略.锥孔双列短圆柱滚子轴承动特性参数分析理论、方法与软件为高速机床主轴部件的动态设计提供了有力的工具.     

高速滚动轴承运动特性的表面粗糙效应

在高速滚动轴承运动特性分析中,考虑了表面粗糙效应。对高速滚动轴承保持架和滚子运动性能进行了测定。分析了轴承元件表面粗糙度对转速及其滑差率的影响,揭示了表面粗糙效应对轴承运转的动力学影响。寻找轴承元件打滑的原因,探索提高轴承寿命的新途径。     

高速重载轴承的有限元仿真研究

文章以单列圆柱高速重载轴承为研究对象,建立了轴承的三维虚拟模型,利用ANSYS进行了瞬态结构响应分析以及滚子母线分析,研究了轴承的结构性能。通过有限元软件的模拟分析,掌握轴承的工作性能,对于指导轴承的设计开发有着重要意义。     

基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析

在研究滚动轴承内部各元件相互运动和相互作用关系的基础上,利用ADAMS的二次开发功能建立圆柱滚子轴承的参数化模型,在ADAMS中使用自定义函数实现了圆柱滚子轴承的动态仿真.与传统的轴承分析方法相比,具有开发周期短、可视化程度高等优点.     

加速工况下圆柱滚子轴承运动特性

为了准确分析加速过程中圆柱滚子轴承的运动特性,建立圆柱滚子轴承动力学模型,模型中考虑加速度、运行工况、结构参数以及润滑剂流变特性等参数,对轴承运动特性进行瞬态以及时变分析。研究结果表明:考虑润滑剂的黏弹性可以提高动力学模型的预测精度。加速度对轴承打滑影响较大,尤其对非承载区滚子的转速影响较大;加速度越大,轴承滚子和保持架打滑越严重;轴承在加速过程中,滚子转速随时间呈阶梯上升,而保持架转速呈线性增大;滚子由承载区进入非承载区时,滚子转速先略微减小,由非承载区进入承载区时,滚子转速骤然增大;滚子与内滚道间相对滑动速度vij大于滚子与外滚道间的相对滑动速度voj,由于加速度的影响,相对滑动速度voj的方向在最大承载区附近发生变化;在非承载区,滚子与内滚道相对滑动速度较大,大载荷以及小轴承游隙可以有效减小相对滑动速度。     

圆柱滚子轴承座孔偏斜误差对转子振动性能的影响

对于滚动轴承支承的转子,由于加工及安装精度的限制,常会产生轴承座孔的偏斜现象,这种偏斜将会对轴承及整个转子的刚度产生影响,进而影响到转子的振动性能。本文以圆柱滚子轴承支承的转子为研究对象,在对当轴承座孔存在偏斜时圆柱滚子轴承内外圈和滚子受力和变形、转子弯曲变形进行分析的基础上,构建了轴承座孔有偏斜情况下的轴承径向刚度和偏转刚度的计算模型,进而构建了考虑轴承座孔偏斜的转子振动计算模型。通过一个具体的算例,研究了轴承座孔偏斜误差对轴承支承刚度及转子振动性能的影响规律,得到了一系列规律性的曲线,并进行了解释。     

惯性陀螺仪高速精密微型球轴承的动态摩擦力矩特性

针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题, 在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理, 考虑润滑油特性, 按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型, 对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对轴承内部摩擦力矩的影响进行了分析, 并进行了系统的试验研究. 结果表明, 该数学模型正确可行, 可以指导高速微型球轴承的设计、优化和应用.     

有限宽隧道孔轴承的动力特性和稳定性

本文利用有限元法,对在普通圆柱轴承上开设隧道孔后(简称隧道孔轴承)的压力分布、静特性、动特性和稳定性进行了理论计算。并用正弦激振法进行了动特性的实验测定。理论计算结果与实验测定结果一致。研究结果表明,参数选择适当的隧道孔轴承,较普通圆柱轴承更为稳定。由此提供了一种结构简单、基本上不降低静特性,且有效地提高稳定性的新颖工作原理。     

难溶气体对水润滑轴承特性影响分析

水润滑轴承相比传统油润滑轴承,凭借其独特的优势,在各类高速精密旋转机械中均有重要应用.在实际工况中,润滑水中不可避免的混入一定量的难溶气体,参与整个润滑过程.运用计算流体力学CFD软件Fluent,基于气液两相流理论,对考虑湍流及气穴效应的高速水润滑轴承特性进行求解分析,研究难溶气体的含量对轴承间隙气相分布、压力峰值、轴承性能等特性的影响.结果表明:在高速水润滑轴承间隙中,气相基本分布于发散楔中,且最大气体体积分数存在于轴表面;在较小偏心情况下,一定量的难溶气体使轴承间隙内气相分布发生偏移,轴承承载力有所降低,但是对压力峰值和摩擦功耗并无明显影响;随着轴承偏心的增加,影响逐渐消失.     

气浮支承高速喷漆涡轮运动稳定性和失效速度

针对一类气浮支承高速喷漆涡轮系统的运动稳定性问题，建立了相应的非线性动力学模型，研究了系统运动稳定性与静平衡点随转速的变化规律，以及轴承轴颈间隙与最低失效速度之间的内在关系，得出工作状态下系统最低失效速度为2000r／min．在此基础上，通过龙格一库塔数值算法求解，分析了非工作与工作状态等参数点处时间历程曲线、相图和轴心轨迹图，可以看出从非工作转速到工作转速之间有分岔现象出现。     

高速电梯水平振动模型的建立与仿真

为了研究电梯的水平振动,基于刚体动力学理论,建立了电梯轿厢水平振动的空间动力学模型,把电梯轿厢的运动分解为平动和绕质心的转动,根据牛顿运动定律和欧拉方程给出了微分方程.以实测导轨激励作为输入信号对模型进行了仿真,仿真所得振动加速度响应及其功率谱密度与实测结果吻合程度较高,证明了该模型的建立是成功的.     

轴向受载的高速滚动轴承动态特性分析

根据Hertz接触理论和刚性套圈理论,建立了轴向受载时高速滚动轴承的力学模型,得到了组成该模型的动态特性方程组。针对传统Newton-Raphson迭代方法对所建立的动态特性方程组求解过程中对初值敏感、不易收敛和振荡的问题,提出了基于遗传算法的求解方法,并将所得结果与传统Newton-Raphson方法结果进行了对比。结果表明,遗传算法可以有效求解高速滚动轴承的动态特性方程组,避免了传统方法的缺点,提高了编程效率。     

压电支承减摩机理研究

本文在研制要求高分辨力和动态性能的小过载加速度计时,在传统的液浮摆式基础上采用了压电支承。并用润滑和摩擦理论对在轴向正弦激励下支承转动方向的减摩机理进行分析,表明在支承的球枢轴和圆柱宝石眼之间存在着以流体动力油膜润滑为主的多种润滑状态。用雷诺方程和润滑理论的分析方法计算了间隙油膜厚度和承载能力,并用所设计的实验装置验证了润滑状态和测定了静、动摩擦力矩,从而确定了支承的工艺要求和最优参数,使所研制成的加速度计性能较传统的提高1～2个数量级。     

采用卡环轴向定位轿车轮毂轴承的失效特性与机理

通过对１１种共１３００个具有不同定位间隙的失效轴承的统计分析发现，轴承主要失效形式是滚道表面的等间距栅条状剥落以及局部冲击损伤。结合对轮毂轴承装配结构及轿车运行过程中的动力学分析，提出了基于轴向窜动幅值和轴向窜动频率的失效机理模型；轴承外圈轴向定位间隙的存在，为轴承在座孔内的往复窜动冲击提供了可能条件；轴向窜动周期与滚动体转过相邻周向间周期的关系，决定了道表面的周向累积损伤条间隔的密芳及其产严重程     

高精密滚动轴承游隙的可靠性保障

以滚动轴承为研究对象,以可靠性理论为指导对轴承游隙进行设计.首先根据弹性力学理论推导工作游隙计算公式,得到过盈配合量、转速等随机因素对游隙的影响规律,并基于Monte-Carlo法实现了原始游隙分布与工作游隙分布之间的相互转换.在研究最佳工作游隙区间时,基于滚动轴承拟动力学分析,计算得到了不同工作游隙下轴承内部载荷分布情况,并基于非线性振动的分岔理论,绘制了轴承-转子系统的分岔图,得到不同工作游隙对非线性系统稳定性的影响规律.基于确定的最佳工作游隙区间,实现了对原始游隙区间的控制,为保障高精密轴承游隙的可靠性提供了理论依据.