轴承滚子加工精度对高速电主轴动力学性能的影响

以高速电主轴为研究对象,建立了能够在考虑滚子加工精度的情况下计算电主轴支承轴承每一个滚子受力和轴承刚度的计算模型和转子的动力学模型。结合具体算例研究了滚子加工精度对轴承轴心轨迹、转子临界转速、前三阶振型及不平衡响应的影响,同时研究了径向载荷对高速电主轴不平衡响应的影响。数值计算结果表明,当滚子的加工精度在理想状态时,轴承轴心运动轨迹为一个椭圆,随着滚子加工精度的降低,轴承轴心运动轨迹不再是一个椭圆。当滚动体加工精度和轴向载荷不变时,径向载荷越大,轴端的不平衡响应振幅越大。随着滚动体加工精度的降低,转子的临界转速减小,前三阶振型基本不变。当转子角速度相同时,加工精度越低,转子不平衡响应振幅越大;当加工精度不变时,随着转子角速度的增大,转子不平衡响应振幅越大。     

预紧及尺寸误差对角接触球轴承-转子振动性能的影响

通过对角接触球轴承受力分析,建立了单个滚子受力变形、滚动轴承整体受力变形、轴承承载区范围与预紧量关系的数学表达式,并在此基础上给出了考虑滚子、滚道尺寸误差,保证轴承滚子与内、外滚道全接触时的最小轴向预紧量的计算公式,建立了刚度和阻尼的计算模型。以7012C型角接触球轴承支承的Jeffcott转子为算例,计算研究了预紧量和尺寸误差对转子的振动性能的影响,计算了在不同预紧量下、有误差和无误差时的轴承振动频谱图,计算了预紧量变化对最大振幅和临界转速的影响规律曲线,并对计算结果进行了理论分析。     

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。     

滚子直径误差对双列调心轴承疲劳寿命的影响

双列调心滚子轴承结构复杂,在实际加工制造过程中,其内部滚子的直径都不可避免存在一定的尺寸误差,这种尺寸误差对轴承的疲劳寿命有较大的影响。本文在考虑轴承滚子直径误差影响的基础上,建立受径向载荷、轴向载荷以及内圈偏转作用的双列调心滚子轴承力学性能计算模型,引入寿命计算方法。通过具体算例,详细分析了滚动轴承的滚子直径存在随机误差对轴承疲劳寿命的影响规律,得到了滚子直径误差对各滚子受力影响的曲线和寿命随轴承加工精度变化而变化的曲线,并对这些曲线进行了分析。     

载荷状况对机床三支承主轴疲劳寿命的影响

载荷状况和支承形式对轴的疲劳寿命具有重要影响.以机床三支承轴为研究对象,建立三支承主轴组件的有限元模型,应用基于临界面法的FS和SWT多轴疲劳寿命预测模型,通过计算应力应变估算疲劳寿命.结果表明:三支承轴在低速重载下的疲劳寿命随着载荷的增加而降低,破坏位置位于齿轮和轴配合处,在计算转速附近,破坏位置改变到前支承处,在计算转速之后轴的疲劳寿命又随着载荷的增加而降低,降低速度也随之变缓.三支承轴的疲劳寿命随着轴承位移的增大随之降低,在中间支承处的轴承位移影响最大,其次是后支承处,最小是前支承处.     

基于显式动力学的发动机转子中介轴承的仿真分析

为研究复杂工况下中介轴承的动力学特性，针对外圈支承于低压转子轴颈，内圈支承于高压转子轴颈支承形式的中介轴承的工作特点，应用LS-DYNA建立了中介圆柱滚子轴承动力学模型，开展动力学仿真。该模型以显式算法为基础，在充分考虑中介轴承转速、旋转方向、负载、接触及摩擦的条件下，基于动力学仿真模型，分析了中介轴承应力水平随内外圈旋转方向、内外圈转速及径向外载荷变化的规律。分析结果表明：在内外圈反向旋转以及外圈转速增加的情况下中介轴承的振动更为平稳，而在径向外载荷增大的情况下，中介轴承的振动更加剧烈。仿真结果验证了模型的正确性，为中介轴承故障诊断提供了有益参考。     

圆柱滚子轴承若干参数对弹性转子系统临界转速的影响

以圆柱滚子轴承支承的弹性Jeffcott转子系统为研究对象,推导了一种新的计算滚子轴承径向刚度和阻尼的方法.通过编程计算,求解了轴承-转子系统的临界转速,详细研究了滚动轴承的滚子长度、转子质量、轴承间跨距等参数对系统临界转速的影响规律.同时比较了考虑轴承阻尼和不考虑轴承阻尼两种情况下系统临界转速的区别,得出了一系列规律性的曲线关系,并对这些曲线进行了分析.     

圆柱滚子结构参数对链式轴承-转子系统振动性能的影响

提出了一种能更精确计算圆柱滚子轴承刚度和阻尼的新模型,并利用该模型建立了链式转子系统的振动模型,利用Riccati传递矩阵法编制了临界转速和不平衡响应的计算程序。通过选择算例研究了滚子结构参数对链式轴承-转子系统振动性能的影响。发现滚子个数、长度和直径的变化会引起转子临界转速、不平衡响应的变化,得出了一系列变化规律曲线,为进一步研究滚动轴承-转子系统的性能提供了依据。     

柔性支承下风力机低速轴轴承疲劳寿命分析

随机风载荷和塔架的柔性支承容易使齿轮箱低速轴轴承受到复杂交变载荷,导致轴承疲劳损坏。为研究在柔性支承和变载荷下风力机齿轮箱低速轴轴承的疲劳寿命,文章建立柔性支承下风力机齿轮箱动力学模型,得出低速轴轴承动态载荷,并对轴承进行静力学分析。最后根据准静态学分析法,得到轴承应力谱,并基于Miner线性累积损伤法则对低速轴轴承的疲劳寿命进行估算。分析结果表明,滚动体与内圈接触区域的外侧倒角处接触应力最大,该最大接触应力结果与Hertz理论计算出的应力幅值结果较为一致;考虑塔架柔性支承下得到风力机低速轴轴承疲劳寿命小于其设计寿命,因此在风力机低速轴轴承设计时必须考虑塔架的柔性支承。     

考虑滚动体误差时高速电主轴轴承的受力和寿命研究

以高速电主轴为研究对象,对支承电主轴的角接触球轴承进行了力学分析,建立了能够在考虑滚动体尺寸误差的情况下计算每一滚动体受力的计算模型。结合具体算例,在不考虑滚动体尺寸误差时,研究了轴向载荷和径向载荷对每个滚动体受力的影响,计算研究了滚动体尺寸误差对各滚动体受力及轴承寿命的影响。数值计算结果表明,滚动体存在正误差或负误差时都会改变每个滚动体的受力,都会使滚动轴承的寿命降低。研究了滚动体加工精度对电主轴支承的角接触球轴承寿命影响,得出了具体的影响曲线,结果表明,随着加工精度的降低,支承电主轴的角接触球轴承的寿命会快速下降,当精度低于G40时下降速度迅速增加。     

航空发动机风扇叶片振动特性分析

针对叶片的振动失效关系到整台发动机的工作可靠性的问题,基于振动分析理论,在风扇叶片模态试验的基础上,结合有限元方法建立了叶片振动分析模型;考虑气体与叶片的耦合作用,建立了旋转叶片流道模型;利用计算流体动力学计算了额定工况下的叶片表面气动载荷,并将其引入旋转叶片有限元振动分析中进行了叶片静频、动频和振动响应分析,从而得到叶片在不同转速下的动态响应。分析发现,叶片转速在2 000~3 600r/min范围内的10个转速点存在谐共振。通过进一步分析10个转速下的叶片振型与动态应力得出:临界转速工况下的振动应力明显高于相邻转速,但共振应力峰值与临界转速并无正相关性;共振应力集中位置受叶片模态振型影响较大,始终出现于叶片前缘并沿叶高方向变化,表明叶片前缘最易发生振动疲劳。研究结果对叶片振动疲劳设计和维护维、修均有一定的指导意义。     

不平衡量对汽车水泵轴承载荷及寿命的影响

汽车水泵轴承的寿命与其承受的载荷关系密切,而载荷大小与回转构件的不平衡量有关,如何在计入不平衡量的条件下精确计算其载荷和寿命是目前面临的难点之一。建立了考虑构件偏心不平衡量的水泵轴承载荷及寿命的计算模型。以WR3258152型汽车水泵轴承为研究对象,研究了风扇和带轮的偏心不平衡量对汽车水泵轴承当量动载荷和寿命的影响。计算结果表明:风扇和带轮的偏心不平衡量会引起汽车水泵轴承两列滚动体径向载荷较大的波动,轴承的计算寿命也因风扇和带轮偏心不平衡量的变化而按照一定规律减少。     

弹流润滑悬挂式转子支承轴承轴向刚度的计算

以悬挂式转子的圆锥滚子支承轴承为研究对象,根据Hertz接触理论得出了沿圆锥滚子母线方向的弹性变形量表达式;根据弹性流体动力润滑的Dowson-Higginson油膜厚度公式得出了沿圆锥滚子母线的油膜厚度表达式;推导出考虑油膜厚度时计算圆锥滚子轴承轴向刚度的数学公式.并用一个实际算例说明,当轴向载荷不高的情况下,油膜的存在对轴承刚度影响较大,实际计算中不应忽略.     

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。     

高速电机转子临界转速计算与振动模态分析

采用3D有限元方法,计算磁力轴承转子系统临界转速并分析振动模态,利用磁悬浮转子系统自身悬浮特性进行激振实验,确定有限元模型中磁力轴承支承刚度,有限元法计算的临界转速与转子系统实际运行临界转速相一致.研究表明,磁力轴承刚度对转子临界转速影响很大,可以通过改变磁力轴承刚度和转子材料来调整临界转速;为了避免转子超越弯曲模态的临界转速,转子轴伸长度应控制在安全范围内.     

涡轮增压器叶片高低周疲劳寿命特性分析

转子是涡轮增压器高速旋转部件,在运行中承受高低周疲劳载荷,其安全运行尤为重要.为获得涡轮增压器叶片的高低周疲劳寿命,通过改变高低周疲劳中高周应力比和单个复合疲劳载荷块中的高周频率,分析疲劳寿命特征,建立了基于Miner理论的寿命评估模型,利用此模型分析得出160 000 r/min转速下涡轮叶片的高低周复合疲劳寿命.通...     

风扇叶片结冰对航空发动机不平衡响应影响研究

航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子不平衡。通过整机有限元模型研究了风扇叶片结冰对不同支撑轴承载荷和位移的影响;进一步研究了不平衡条件下转子和静子的间隙。研究结果表明风扇叶片结冰质量的最大工况为地面慢车状态,对一号轴承和二号轴承有一定的影响。提出的分析方法可以为风扇叶片防冰设计和验证提供指导。     

风扇叶片外物撞击瞬间转子振动响应分析

为研究风扇叶片外物撞击对转子振动的影响,参照某发动机设计搭建了风扇转子试验器,并结合有限元计算和锤击法试验获得了叶片的动静频,开展撞击位置、风扇转速等因素对转子振动特性影响试验。结果表明:风扇叶片遭遇外物撞击瞬间,转子振动频谱中叶片动频附近频率成分幅值变化明显;相比转子轴向位置振动,径向位置振动对外物撞击的响应很敏感且幅值变化明显;随着风扇转速升高,转子振动中叶片动频成分幅值会增大,而转子振动幅值并不一定会增大,振动幅值与撞击叶片编号、撞击位置等因素密切相关。     

双列球面滚子轴承力学分析及滚子受载计算方法

以球面滚子轴承为研究对象,运用切片法,综合考虑了滚子-滚道凸度以及轴承内圈倾斜角的影响,建立了滚子并排和滚子错排的球面滚子轴承滚子载荷的计算模型。数值计算了内圈倾斜角、径向游隙、滚子错排角、以及外载荷等参数对球面滚子轴承滚子载荷和轴承内圈径向位移量的影响。计算结果表明,在一定的外载荷作用下,轴承内圈倾斜角度与滚子最大载荷呈线性变化规律;错排滚子的球面滚子轴承最大滚子载荷比并排略小,内圈径向位移量也略小。     

机动飞行中转子轴承系统新型碰摩的动力学行为

采用考虑转静间隙变化和叶片数的新型碰摩模型,同时考虑转子在机动飞行条件下引起的机动载荷和滚动轴承非线性赫兹接触力,建立了转子-滚动轴承-碰摩耦合系统非线性动力学微分方程.利用数值方法分析了转速和机动载荷对系统动力学行为的影响.研究结果表明:机动飞行条件下碰摩转子系统亚谐波共振幅值增加;低速时,碰摩主要激发高频振动,高速时则激发低频振动;机动载荷增加使转子系统振动增大,从而引起转子与定子间的碰摩.