过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量计算

针对航天轴承运行过程中出现的过载问题,在弹塑性力学和赫兹接触理论的基础上,推导了圆柱滚子轴承线接触弹塑性应力应变的计算公式,并建立了圆柱滚子轴承弹塑性接触有限元模型,计算过载下圆柱滚子轴承各部件接触区域的永久变形量。对过载轴承进行静压试验,测量其最大永久变形量,与理论计算结果及仿真结果进行了对比。对比结果表明:弹塑性应力应变计算公式适用于低过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量的计算。对于高过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量,使用有限元法计算结果更为准确,并且有限元法能够更精确地获取所有过载工况下轴承各部件上发生的永久变形量。     

局部剥落故障对滚动轴承接触与振动特性的影响

为了研究局部剥落故障对滚子与故障周边区域之间的接触特性以及轴承振动响应特征的影响规律,基于圆柱滚子与轴承滚道局部剥落故障之间接触关系,建立滚子与滚道接触等效有限元模型和考虑故障过渡区的圆柱滚子轴承动力学模型,研究故障宽度对滚子与滚道之间接触变形、应力、宽度和刚度以及轴承振动响应的影响规律。研究结果表明:随着局部剥落故障宽度的增大,接触宽度减小,接触应力与接触变形量增大;考虑局部剥落故障过渡区的轴承振动加速度大于不考虑局部剥落故障过渡区的轴承振动加速度。     

转台轴承静刚度建模及其影响因素分析

为了改善转台的动静特性,分析了三排圆柱滚子转台轴承静刚度与轴承结构型式、装配工艺和外载荷的关系。结合轴承游隙、螺钉拧紧力矩、径向与轴向滚子间的相互作用和外载荷等因素,将轴向滚子与轴圈间的接触看作理想平面接触,考虑径向滚子压力沿轴向的分布,并利用Boussinesq力与变形关系式求解实际的压力值,通过求解轴承的整体静力平衡方程,得到了三排圆柱滚子转台轴承5个方向的静刚度值。分析结果表明:转台固有频率测试与理论值误差不超过3.0%,验证了刚度理论模型的准确性;轴向滚子与径向滚子载荷间的相互作用很小;螺钉拧紧力矩、径向游隙和外载荷对转台轴承刚度有重要影响,随着螺钉拧紧力矩和径向预压量的增大,外载荷对刚度的影响减弱。     

双金属复合内圈滚动轴承接触特性分析

为解决圆柱滚子轴承在大载荷条件下易磨损的问题,设计了一种双层金属复合材料内圈圆柱滚子轴承.以复合内圈与滚子的接触为例,基于赫兹接触理论和波西涅斯克理论,给出了单个滚子与轴承内圈的最大接触应力.结合层复合材料力学模型,计算双层金属复合材料内圈等效弹性模量.建立内圈与单个滚子间接触模型,采用有限元仿真方法,探究不同材料厚度下的接触应力和弹性变形.通过接触摩擦试验,验证复合材料内圈在不同材料厚度下的接触宽度.结果表明:双层金属复合材料内圈轴承滚子与内圈接触变形增大,接触应力减小,可以有助于减少圆柱滚子轴承的磨损.     

EC型圆柱滚子轴承设计

EC型圆柱滚子轴承是专门设计的能够承受轴向载荷的圆柱滚子轴承.通过对SKF、NSK、NTN和FAG等国外大公司对圆柱滚子轴承轴向承载能力计算公式的对比分析,认为SKF公司给出的公式较为实用.对如何提高圆柱滚子轴承的轴向承载能力进行了理论分析并给出了具体的设计方法和计算公式.     

含局部故障的滚动轴承动力学建模及振动分析

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了健康圆柱滚子轴承的二维显式有限元模型,并从轴承运动学的角度验证了本文所建有限元模型的有效性.在健康圆柱滚子轴承模型中引入利用圆周矩形模拟的内、外滚道局部剥落故障,建立含局部剥落故障的圆柱滚子轴承有限元模型,分析了故障区边缘单元的等效应力和滚子滚过内外圈局部缺陷的过程.将仿真结果与实验测试结果对比分析,证明了本文所建立的含局部剥落故障的圆柱滚子轴承有限元模型的正确性.在此基础上,研究了局部故障区域平滑程度对滚动轴承振动特性的影响,故障区域越平滑,振动响应越小.研究结果可为滚动轴承故障诊断提供一定参考.     

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.     

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。     

圆锥滚子轴承接触分析

使用切片方法对单个滚子/滚道接触对进行数值计算,并以此为基础对圆锥滚子轴承进行总体接触受力和变形分析.根据变形协调和力平衡条件,建立了对轴承总体进行接触分析的数学模型,该模型是一个方程组,通过数值方法求解该方程组,完成对轴承总体的分析与计算.以文中方法为基础,编写了对圆锥滚子轴承进行受力分析的软件,并以实例进行了验证.     

偏载工况下深穴空心圆柱滚子轴承力学分析

"偏载效应"和"端部效应"是引起圆柱滚子轴承发生过早失效的主要因素之一。深穴空心结构可有效降低滚子"端部效应",降低其失效概率。为研究偏载工况下深穴空心圆柱滚子轴承的服役特性,本文建立了实心、空心和深穴空心圆柱滚子轴承数值仿真模型,探讨了不同偏载工况下圆柱滚子的接触力学性能。结果发现,深穴空心圆柱滚子比实心圆柱滚子、空心圆柱滚子更适应于偏载工况;当偏载系数大于1.6时滚子出现局部承载;滚子空心度越小,其端部应力集中现象越明显。研究结果可为滚子轴承的安装设计、失效分析、安全评价、维修等提供理论依据。     

机坪输油管道荷载附加应力分析

应用ABAQUS有限元软件,考虑管土相互作用,建立并验证了管道结构有限元分析模型.应用该模型,分析了管周附加应力的分布特征,计算了飞机、施工重型车辆和压路机荷载作用下,管道附加应力及其引起的管道结构应力和变形随管道埋深的变化规律.结果表明:不同管道埋深对应的管周附加应力在管顶至管两侧60°的范围内有显著差异,且该范围内附加应力近似呈抛物线分布.即使管道埋深小至1倍管径时,飞机荷载和施工重型车辆荷载引起的管道结构应力和变形仍远小于容许值,而压路机高振幅振动压应力引起的管道结构应力达到管道强度失效的临界标准,是管道承受的最不利外荷载类型,对管道埋深有重要影响.     

基于ANSYS的推力滚子轴承接触分析

采用赫兹理论和ANSYS软件对单个推力滚子轴承中的滚子与座圈的接触进行分析与比较,探索用AN-SYS求解推力滚子轴承的方法.采用ANSYS建立有限元模型,对多排均载推力轴承进行分析研究,为该类轴承设计软件的开发提供理论依据.     

大型轧机油膜轴承锥套损伤问题研究

本文利用弹塑性接触问题边界元法分析了轧机油膜轴承锥套与轧辊颈装配过程中的变形和载荷特性 ,讨论了接触应力和变形对锥套与辊颈损伤的影响 ,给出了防止锥套与辊颈装配过程损伤改进的具体措施。最后通过实验验证了理论分析结果和改进方案的正确性     

Optimization Design for Fixed Table of Gantry Machining Center Based on Sensitivity and Topology Analyses

In order to decrease the deformation and stress and increase the natural frequency of the fixed table,a method of optimization driven by the sensitivity and topology analyses is proposed.The finite element model of the fixed table is constructed and analyzed by using ANSYS software.Based on the results of static analysis and modal analysis,the maximum deformation,the maximum stress,and natural frequencies are obtained.Then,the sensitivity analysis and topology optimization are carried out to find out the parameters to be optimized.The fixed table is reconstructed according to optimal design scheme.In the comparison of the results between original model and the optimized one,the maximum deformation and stress are decreased by 71.73％ and 60.27％ respectively.At the same time,the natural frequencies from the first mode to the sixth mode are increased by 30.28％,29.57％,29.51％,31.52％,22.19％,and 21.80％,respectively.The method can provide technology guide for the design and optimization of machining structure.     

螺旋弹性滚子轴承的分析计算

为了分析承受径向负荷的螺旋弹性滚子轴承的螺旋滚子,建立了力学模型并进行了试验验证,同时对其径向变形及承载能力进行了计算。在同时考虑滚子的径向变形及滚子同内外套圈间接触变形的因素后建立了确定该类轴承承载能力的方法。对内外螺旋套图推导出了其装配预紧量同其结构尺寸间的关系。     

立式环模颗粒成型机压辊性能仿真分析

立式环模颗粒成型机是一种新型生物质燃料颗粒的生产设备,采用偏心轴压辊式结构,即压辊绕轴转动,与环模接触将物料挤出,压辊成为成型机稳定工作的关键影响因素之一。基于虚拟样机仿真技术,利用有限元分析软件对压辊组件进行静态结构仿真分析,得出在正向与侧向受载情况下,压辊所受最大等效应力小于材料本身许用应力,并且压辊的最大变形量远远小于其压辊的总体尺寸,压辊的强度与刚度可以得到保证,从而验证成型机压辊的结构性能合理性。     

辊压方式对圆锯片稳定性的影响

采用有限元法研究新的适张方法对圆锯片稳定性的影响.新适张方法为径向辊压和切向辊压,通过与环形辊压比较来研究其对圆锯片稳定性的影响.研究结果表明径向辊压产生的应力状态不利于提高锯片的稳定性,同时锯片辊压后平整性差,受轴向载荷作用时,端面变形量大;而切向辊压在锯片上形成的应力状态利于提高锯片的稳定性,同时锯片辊压后平整性好,受轴向载荷作用时,端面变形量小.结果证明切向辊压效果明显,是一种有效的辊压方式.     

大型板带轧机多列轴承均载特性研究

利用三维接触问题的边界元法对大型板带轧机多列轴承载荷分布进行了全面研究 ,发现导致该轴承破坏的主要原因是多列轴承严重偏载。通过重载机构学理论分析 ,发现原轧机的轧辊辊系约束机构不合理。针对宝钢 2 0 5 0热轧精轧机的具体结构 ,研制出轴承自适应均载装置。该装置大大缓解了多列轴承的偏载 ,可以显著提高轧机轴承寿命。理论分析和现场试验结果充分验证了自适应均载装置的正确性     

高铁圆锥滚子轴承滚子与滚道间的接触分析

基于Hertz接触理论与滚子切片理论,对高铁圆锥滚子轴承中不同凸形的滚子与滚道间的接触问题进行了数值分析.建立了滚子-滚道接触应力与接触载荷计算模型,对CRH3型高铁用轴承进行实例分析,求解其在滚子母线方向上的应力与载荷分布,并计算对数曲线型滚子在满载情况下的最佳凸度量.结果表明:滚子的应力集中程度与所受载荷大小相关;滚子的对数曲线型只能减小并不能消除滚子的应力集中现象;滚子的最佳凸度量略小于理论凸度值.