高速角接触轴承油气润滑两相流动特性数值研究

针对油气润滑高速角接触球轴承腔内润滑冷却问题,提出了角接触球轴承油气两相润滑高精度数值计算模型。采用两相流模型和多重坐标系方法模拟轴承腔内两相流动特性;研究轴承运行工况及保持架几何参数对轴承腔内流场分布与换热效率的影响。结果表明:球形兜孔保持架轴承腔内的平均温度低于柱形兜孔保持架轴承,与实验结果相符。同时,过大或过小的兜孔间隙均会造成轴承腔内平均温度升高,因此合适的保持架兜孔结构与几何参数对于提高滚动轴承润滑性能至关重要。单个油气入口时,轴承腔内的润滑油分布并不均匀,在油气入口附近油相体积分数达到最大值;随着与入口位置距离的增加,油相体积分数逐渐降低。     

基于有理函数的高速轧机角接触球轴承接触角曲面拟合

利用有理函数拟合方法,在轴向力和转速变化的条件下对轴承接触角的变化进行曲面拟合,得出函数表达式,并对实例进行了分析。     

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...     

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。     

脂润滑高速角接触球轴承外圈热特性分析及试验

角接触球轴承在工作中由于内部各零部件及润滑脂的相互摩擦,导致温度上升,严重影响轴承的使用寿命和性能.针对此问题,以H7008C角接触球轴承为研究对象,考虑滚珠自旋的影响,建立一种适用于高转速脂润滑条件的生热模型及传热模型,得到不同转速下轴承外圈的温升情况;试验测试了不同转速下轴承的外圈温度.研究结果表明:高转速下滚珠自...     

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。     

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。     

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.     

高速精密角接触球轴承旋转精度创成机理研究

从角接触球轴承内部的几何关系入手,建立了用于分析高速精密角接触球轴承旋转精度的五自由度拟静力学模型.考虑了离心力、陀螺力矩、润滑以及加工误差等,如波纹度的影响,并通过数值迭代方法的求解,着重分析了分布于内外圈沟道及球上的波纹度对角接触球轴承非重复性跳动的影响规律.研究发现,轴承套圈上只有特定阶数的径向和轴向波纹度组合才会使角接触轴承产生十分明显的径向非重复性跳动.对于单一球上存在波纹度的情况,只有当波纹度阶数为偶数时才会对轴承的旋转精度产生十分明显的影响,而奇数阶波纹度几乎不会使轴承产生径向非重复性跳动,并且非重复性跳动值随着球数的增多而减小.     

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。     

喷射润滑高速轴承内部油气两相流动研究

针对喷射润滑高速轴承内部产生的油气两相流动状态,基于VOF方法和滑移网格技术建立了油气两相流三维瞬态仿真模型,研究了轴承内部的两相流流场,揭示了润滑油喷入轴承后的油气混合过程,明确了轴承内部的油气比例和分布状态.建立了轴承结构-转速-供油量与轴承内部实际油液体积分数之间的联系,分析结果显示油液体积分数随转速的升高而降低,随供油量的增大而增加,并呈非线性关系,轴承内部油气分布不均匀,为高速滚动轴承的温度场分析提供了更为接近实际的边界条件.     

角接触球轴承打滑可靠性灵敏度分析

轴承打滑易造成轴承的早期失效,传统的轴承打滑分析方法认为轴承参数是确定的,而在实际工况中轴承参数具有随机性,从而造成较大的分析误差.针对此问题,考虑随机因素的影响,提出一个角接触球轴承打滑行为的可靠性分析模型.基于轴承拟静力学分析和试验打滑判据得到轴承的打滑临界平面,以轴承是否打滑为判别条件,建立轴承打滑的极限状态方程,采用Kriging方法进行了可靠性灵敏度分析,评价轴承各参数对打滑现象的影响程度.研究结果表明:轴承滚动体直径的变化对轴承打滑现象影响最大,轴承内、外圈沟道直径和曲率半径的变化对其影响次之,接触角的变化对其影响较小.该研究为防止轴承打滑引起早期失效提供理论依据.     

盘腔流动对涡轮流动换热的影响

对某涡喷发动机涡轮部件进行三维气热耦合数值模拟计算,研究涡轮盘腔内二次空气对主流流动与换热的影响,同时研究了冷气流量对燃气入侵的影响．结果表明：叶尖间隙流动及叶根端壁二次空气射流均对流动结构及局部换热系数分布产生较大影响;当冷气流量系数低于自由盘的流量系数时,就会发生燃气入侵现象,冷气流量越小,燃气入侵现象越严重．     

空气在三角形波纹通道内湍流流动与换热的数值研究

采用数值模拟的方法,对流动与换热进入周期性充分发展段等壁温边界条件下三角形波纹通道内流体的流动与换热进行二维数值模拟分析,计算考察了雷诺数Re、间距比ε及波纹纵横比γ对流动与换热性能的影响。结果表明:Re数及波纹纵横比γ较小时,不会出现回流;在计算的Re范围内,随着Re的增加,平均努塞尔数Nu呈递增趋势,摩擦阻力系数f呈下降趋势;并拟合出通道不同几何因子下阻力系数f及表面换热特性数Nu随Re变化的关联式。通过对性能参数j/f的分析得出,采用小间距比ε或者小波纹纵横比γ均可以提高换热性能。     

表冷器传热效能分析

表冷器在空调工程中的应用十分广泛.通过控制变量法来分析流体以叉流形式流动的表冷器的效能,结果表明表冷器效能随水流速的增大而增大,随迎面风速和析湿系数的增大而减小.为表冷器设计者在综合考虑这些因素而进行设计时提供数据参考,全面提高表冷器效能,达到节能降耗的目的.     

Performance of High-Speed Grease Lubricated Hybrid Ceramic Ball Bearing

To simplify the lubricating system for high-speed bearings and improve its reliability, grease lubricated high-speed hybrid ceramic bearings were theoretically and experimentally researched. Bearings with an outer race of 62 mm and eleven 9.525-mm balls were investigated. Traction coefficient and flash temperature between the bearing races and the balls were calculated and the results show that the traction coefficient of Si3N4 hybrid ceramic bearings is 74% that of the steel AISI 440B ones at 30000r/min and 1750N, and the flash temperature of the hybrid bearings is 49% that of steel ones. Simulating the highspeed bearing rotational conditions, the grease lubricated hybrid ceramic ball bearings were tested and the results show that the power consumption of hybrid ceramic bearing lubricated by grease D at 24000r/min and axial load 1750N is 80% that of steel ones.