高速角接触球轴承变形和接触角的数值分析与求解

文章在Hertz接触理论的基础上,应用Harris滚动轴承分析理论,针对球轴承,分析了其内部变形、接触角及其求解方法;并以角接触球轴承为例,应用哈姆罗克Hertz接触的简化解,对角接触球轴承内部变形进行了数值分析与计算,以便于高速轴承和轴系的量化分析,为球轴承的设计计算以及主轴的设计提供了重要参数。     

装配对角接触球轴承接触特性影响分析

为了探索角接触球轴承装配过盈和轴向预紧对接触特性的影响及规律,基于赫兹接触理论及假设条件建立球轴承接触角、接触尺寸和接触应力的理论计算模型,以7206C型角接触球为对象构建有限元装配接触模型,确定配合过盈量和预紧量的加载及约束方案。通过有限元解析和理论计算获得装配体中角接触球轴承的接触区域形状、接触应力和接触角数值。结果表明:配合过盈使接触区域成圆形分布,且接触应力低、接触角略小于初值;轴向预紧使接触区扩大成扁长椭圆状且接触应力较高、接触角明显大于初值;综合装配预紧使接触形状、接触应力和接触角趋于稳定,轴承支承刚度提高。     

角接触球轴承热特性分析及试验

为了预测并控制轴承运转过程中热态特性对进给系统精度的影响,基于球轴承拟静力学和摩擦生热理论,计算了包括自旋摩擦力矩在内的摩擦生热,分析了热传递方式,并建立了热传递模型和一种考虑接触热阻的球轴承组件有限元热结构模型。采用有限元法仿真轴承组件稳态温度场,搭建试验台测试了不同转速和载荷下轴承的稳态温度分布及轴向热位移。结果表明:转速和轴向载荷对轴承温升及轴向热位移影响较大,其中温升在10℃以内时,轴向热位移与温度线性关系明显;在温度场中,滚珠温度最高,内圈温度次之,外圈温度最低;仿真结果与测试结果相对误差在7%以内,可有效预测轴承在不同工况下的稳态温度场及轴向热位移。     

运用灵敏度分析的角接触球轴承多目标优化设计

为了提高角接触球轴承的性能,以双列角接触球轴承为研究对象,提出一种基于Isight多学科优化技术的双列角接触球轴承优化设计方法.然后,以双列角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷为性能指标,采用最优拉丁超立方设计方法,对双列对角接触轴承结构设计参数进行灵敏度分析.搭建Isight和MATLAB联合仿真平台,采用NSGA-Ⅱ优化算法对3210角接触球轴承结构设计参数进行优化设计.结果表明,优化后的3210角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷相对于轴承手册标准值分别提高了63.93%和75.98%.同时,与基于免疫算法的3210角接触球轴承优化设计进行比较.研究结果表明:采用多学科优化设计方法优化后的3210角接触球轴承的额定动载荷和额定静载荷相对于免疫算法的优化结果,分别提高了4.997%和1.370%.     

进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型,利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点,考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数,建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线,分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证,证明了预测模型的有效性.     

考虑热膨胀影响的脂润滑高速角接触球轴承热特性分析

高速机床主轴轴承常采用脂润滑角接触球轴承,其在高速运转下过高的温度升高会严重影响轴承工作精度,导致精度丧失和使用寿命降低.该文建立了包含热膨胀影响因素的角接触球轴承载荷平衡方程,针对脂润滑条件,生热计算应用基于局部热源的局部法,热分析采用多节点热网络法,理论计算得到了热网络中各节点温度.在此基础上分析了热膨胀对轴承动态...     

角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态分析

基于点接触弹流润滑理论,建立角接触陶瓷球轴承弹流润滑的数学模型,采用多重网格法分析油气润滑条件下内部接触区的润滑状态,得到角接触陶瓷球轴承的点接触弹流润滑完全数值解.分析结果表明:由于颈缩的存在,在相应的位置上将出现二次压力峰;在二次压力峰处,油膜开始收缩,形成出口区的颈缩现象;随着转速的增大,外圈油膜最大压力连续增大,内圈油膜最大压力变化不明显,内、外圈最小油膜厚度随转速增大而增大;轴承载荷影响主要表现在压力分布上,随着载荷逐渐增大,内圈接触区油膜最大压力变大.     

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.     

螺杆钻具中多联止推角接触球轴承的设计

根据螺杆钻具中多联角接触球轴承在井下的受力方式和载荷情况,具有承载能力大,耐冲击,能承受双向载荷等特点。依照有关轴承在相似或相同的环境下的结构参数,设计出能满足螺杆钻具井下的要求。     

联合载荷作用下高速角接触球轴承快速计算方法及接触角分析

针对现有球轴承模型的所含非线性方程组数目较多、模型计算效率较低的问题。在JonesHarris模型的基础上,选用轴承内部接触角为迭代变量,并对轴承内部局部平衡方程进行推导及化简,有效地减少了轴承模型中非线性方程组的个数(减少了2Z个非线性方程,Z为滚珠个数),从而大幅减少了模型的计算量。此外,接触角作为高速角接触球轴承最为重要的动态参数,在上述模型的基础上,分析了多种因素对轴承内部接触角的影响规律。研究结果表明,改进后的模型具有更高的求解效率,通过施加适当的力矩载荷可消除由于径向载荷所带来的接触角分布不均匀的负面影响。     

一般速度条件下球轴承工作特性分析

速度通过惯性力作用于轴承,对其内部工作特性影响很大.高速时滚动体与内外圈接触角不再相等,内圈接触角大于外圈接触角.接触载荷的变化情况与接触角变化不同,在一定的转速条件下,外圈接触载荷大于内圈接触载荷.由于内圈接触角随转速的增加而减小,导致轴承径向刚度随转速的增加而降低.转速越高,轴承的工作情况变化越大.     

双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触建模与振动特性研究

在研究双列深沟球轴承各组件之间动力学关系的基础上,基于弹性流体动力润滑理论和赫兹接触理论,利用多体动力学分析软件ADAMS,结合有限元分析软件ANSYS柔性化处理,建立了双列深沟球轴承刚柔耦合多体接触动力学仿真模型.综合赫兹接触刚度和润滑接触刚度的影响得到双列深沟球轴承等效刚度.分析了不同荷载、转速、油膜厚度对双列深沟球轴承振动特性的影响,结果表明,合适的荷载可抑制双列深沟球轴承振动;转速的增加可加剧振动;随着油膜厚度的增大,振动先减小后增大.研究结果为双列深沟球轴承结构优化设计、减振降噪和运行状态监测提供了参考依据.     

球磨机静压轴承油膜温度场数值模拟与分析

针对球磨机静压轴承经常发生烧瓦现象,基于热传导理论,对静压轴承油膜建立数值分析模型,并利用有限元分析软件ANSYS,得到了油膜温度场分布.研究表明:三维数值模拟分析可以揭示轴瓦面油膜温度分布,解决实际工程中由于油膜很薄导致静压轴承内部温度场无法直接测量获得的问题.油膜产生温升主要是受到剪切及系统发热造成,使得油液粘度变小,从而造成油膜的刚度和承载力等性能的改变.温度峰值区出现在靠近油膜边界处,为防止温升过高,可采取风冷、降低轴瓦比压等措施.分析结果对深入研究静压轴承运行过程中油膜的动态变化和传热机理、优化设计方案具有十分重要意义.     

三自由度混合磁悬浮轴承耦合特性

介绍了三自由度永磁和励磁混合磁轴承基本结构和悬浮力产生的工作原理;用等效磁路法对永磁和励磁混合磁轴承的磁路进行了分析,得出了悬浮力数学表达式;利用Matlab对磁轴承各自由度之间运动、磁路之间的耦合特性进行了计算分析,给出了三维网格图。理论分析表明各自由度在平衡位置附近时,运动之间没有耦合;各自由度控制磁通是相互独立的,磁路之间不存在耦合。试验表明：在不考虑运动、磁路耦合情况下,采用分散独立的PID控制方法,实现了磁轴承稳定工作,并且满足磁轴承性能控制要求。     

3-RPS并联机器人刚柔耦合动力学分析

主要探讨了并联机器人刚柔耦合系统的动力学仿真分析方法,通过有限元软件与多体系统动力学软件相结合,建立了3-RPS并联机器人的多体系统动力学模型.借助刚体和柔体相结合的分析方法,分析了并联机器人的力学特性,获得了机器人在带载运动过程中机械手末端的位移变化和误差曲线,以及机器人各支链连杆的危险部位和应力变化曲线.采用刚柔耦合相结合的分析方法,更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了对于在动载作用下零件动态响应分析的准确性,为并联机器人的结构设计与优化提供了重要的理论依据.     

直线压缩机气体轴承的性能分析

针对直线压缩机的应用,给出了静压式小孔节流气体轴承的分析模型,运用Fluent流体数值计算软件,分析了气体轴承的几何参数和进出口压力对其承载力及质量流量的影响,并对静态和动态出口压力条件下的气体轴承特性进行了研究和比较,确定了合适的气体轴承特性参数.研究结果可用于气体轴承的设计和直线压缩机间隙密封的改善.     

复合材料旋翼桨叶耦合振动分析

给出了包含陀螺力影响的旋转梁耦合振动问题有限元解法，使用的各向异性梁理论考虑了截面翘曲和耦合变形对截面刚度以及对动力特性的影响。单元形函数取向各向异性染的静态解，以利于提高计算精度。     

铅芯橡胶支座隔震公路桥梁车桥耦合的振动响应

采用有限元软件ANSYS建立铅芯橡胶支座(LRB)隔震公路连续梁桥模型,利用Newmark时间积分法求解依据达朗贝尔原理建立的车桥耦合振动方程,并编制相应的MATLAB程序,利用该程序对LRB隔震公路连续梁桥在车辆荷载作用下的动力性能进行分析.分析结果表明:随着隔震周期的增大,桥墩处的LRB已发生屈服,严重影响车辆的行驶安全;隔震周期的改变对车体侧翻角位移影响较大,而对车体点头角位移影响甚微;增大LRB的阻尼,可有效降低支座和梁体横桥向位移;LRB阻尼的改变对车体竖向振动加速度、侧翻角加速度和点头加速度的影响均不明显;增大行车速度,会降低梁体横桥向位移;加速与减速行驶时,各验算点梁体横桥向位移峰值出现的位置有显著不同.