高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析

为研究高速滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性,分析了高速滚动轴承刚度和阻尼参数的推导方式,得到滚动轴承刚度-阻尼值的变化与轴承滚动体的位置角的关系,及其变化幅与转速的关系;并对轴承-转子系统动力学特性进行了分析,得到阻尼系数的变化对轴承-转子系统动力学特性的影响.通过分析得出转速越大,刚度与阻尼值的变化周期越短,而轴承-转子系统的动力学特性随阻尼增大成非线性减弱.     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.     

高速球轴承?转子系统动态性能的分析与优化

针对轴承刚度随转速呈非线性变化的特点,基于角接触球轴承拟静力学模型,考虑轴承内圈离心位移的影响,运用数值方法对轴承和轴承组的动刚度进行了计算。在此基础上,根据轴承-转子系统的有限元模型建立了动力学方程,并编制数值迭代程序求解其特征值,进而得到了系统的临界转速。由于转速对轴承(组)动刚度的影响,在每一次迭代计算中,需根据前次迭代计算出的临界转速求解前、后轴承(组)的动刚度,重建系统的有限元模型,因此结合Matlab优化工具箱,运用单纯形法对转子内径与轴承跨距进行了优化。分析结果表明:通过优化转子内径与轴承跨距,轴承-转子系统的一阶临界转速提高了7.65%,由于转速与内圈离心位移对轴承或轴承组动刚度的影响很大,因此在高速轴承-转子系统的动态分析中应考虑该影响因素。     

不同轴向游隙下涡轮泵球轴承动态特性研究

针对不合理的轴向游隙会恶化轴承的工作环境、降低轴承寿命并影响到涡轮泵球轴承-转子系统的稳定运行的问题,根据轴向游隙与接触角间的数学关系,将轴向游隙引入轴承部件的几何分析中,并基于Hertz接触定理和各部件间的相互作用,建立了考虑轴向游隙的涡轮泵球轴承动态特性计算模型。依据部件间变形几何关系进行变量缩减,简化了解析形式刚度矩阵的建立流程,降低了迭代计算的复杂度。以涡轮泵某型号球轴承为例,对不同载荷工况下轴向游隙对接触载荷、刚度和旋滚比的影响进行计算分析。计算结果表明：当轴向游隙增大,滚球与内、外滚道间的接触载荷均会降低,轴向刚度增大,径向刚度减小,所有滚球旋滚比均会升高,各滚球旋滚比之间的差异也会增大;当轴承所受径向力较大或转速较高时,轴向游隙越大,轴承刚度和旋滚比随外载荷改变而变化的程度越明显。所建立的模型和动力学典型算例的计算结果偏差最大不超过2.02%,整体偏差较低,证明了所建立的模型在轴承动态参数计算上的有效性和稳定性,同时也表明了在数值求解及迭代矩阵建立上采取的简化措施是可行的。     

轴承座同心度误差对深沟球轴承-转子系统振动性能的影响

以深沟球轴承支承的转子为研究对象,对存在轴承座同心度误差的轴承滚道、滚动体受力变形及转轴挠曲变形进行了力学分析,构建了轴承座同心度误差情况下轴承施加在转轴上的附加弯矩的计算模型。通过修正传递矩阵,构建了考虑轴承座同心度误差的滚动轴承-转子系统的振动性能计算模型。利用该模型对一个具体的滚动轴承-转子系统进行计算研究,分析了轴承座同心度误差对转子系统振动性能的影响规律,得到了一系列规律性曲线,并进行了解释。     

紊流滑动轴承-转子系统的稳定性

在轴承-转子系统中,由于转子尺寸的不断增大和线速度的不断提高,使得大部分轴承在紊流工况下运行。为分析轴承-转子动力学的稳定性,本文采用无限长滑动轴承模型假设,结合Sommerfeld变换,获得了紊流工况下非线性油膜力,建立了紊流滑动轴承支承的转子系统的动力学模型,运用Routh-Hurwitz判据分析了轴承-转子系统的稳定性,研究了紊流效应对紊流滑动轴承的刚度系数、阻尼系数、转子临界转速和在临界转速下转速频率比的影响。     

温度影响的轴承动态预紧耦合降维方法

机床主轴承预紧状态随运行工况动态变化,但预紧力与轴承动力学特性非线性相关,根据轴承动态特性变化对预紧力实施动态优化是提高球轴承综合性能的关键.为提高主轴轴承综合性能,提出一种新的预紧力优化准则.构建了温度影响的球轴承动力学模型,分析变转速、变预紧力和变温升综合影响的球轴承动力学特性变化规律,采用主成分分析法对预紧力与轴承动态指标间的耦合关系实施动态降维优化.MATLAB仿真结果表明,在恒速和温升状态下轴承动态预紧状态与滚动体-内滚道接触载荷关系密切,其贡献率高达95.8％,该方法为球轴承动态预紧优化提供重要理论依据.     

弹流润滑球轴承-转子系统非线性动力学分析

以球轴承为研究对象,求解滚动体与内外圈在弹流润滑状态下的刚度-阻尼.基于该动态刚度和阻尼建立动力学微分方程,采用数值方法得到转子系统在不同转速和径向游隙下的分岔图、相图、庞加莱图和轴心轨迹图等,分析轴承不同转速和游隙对轴承转子系统动态特性的影响.研究表明游隙和转速是影响系统非线性特性的重要因素,具有动态刚度和阻尼的滚动轴承转子系统显示出了更为复杂的动力学特性.     

滚动轴承非线性因素对转子系统振动特性的影响

针对滚动轴承支承下的转子系统在运行过程中存在的滞后突跳问题,利用嵌入同伦弧长延拓的HB-AFT方法,可以快速计算在滚动轴承支承下转子系统的滞后突跳区间;利用Floquent理论进行稳定性判定,分析轴承等效刚度、轴承游隙与线性阻尼系数对转子系统滞后突跳的影响.结果表明:轴承游隙与轴承等效刚度在一定范围内变化会影响转子系统的滞后突跳区间,而阻尼系数只在转子系统临界转速附近影响系统振动的幅值.研究结果可为轴承-转子系统参数的选取提供理论参考.     

转子系统状态矩阵与稳定性分析

建立了考虑机匣弹性和陀螺力矩以及轴承回转动力激励时的悬臂双盘转子系统的动力学模型和运动微分方程.根据稳定性理论,由状态矩阵特征值的性质,分析了一些结构参数对转子系统稳定性的影响.结果表明:轴承回转动力激励、轴承刚度和转速对系统稳定性均有较大的影响;增大阻尼和机匣刚度对系统稳定运行有利;存在一个临界轴承刚度,当轴承刚度大于临界轴承刚度时,系统存在运动稳定区域,否则系统不存在运动稳定区域.     

电磁悬浮轴承刚度和阻尼设计

建立了电磁悬浮轴承的力学模型，对具有不平衡的转子的振动进行了控制分析，由于电磁悬浮轴承具有可控刚度和阻尼特性，因此可利用等效刚度和等效阻尼概念选择控制系统参数，简化设计过程，对一实例进行了具体分析，证实这种方法可行，分析结果还表明，若控制参数选择合理，将获得令人满意的减振效果。     

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.     

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.     

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.     

滚动轴承-转子-定子系统的碰摩故障分析

以某航空发动机实验器为基础 ,建立了轴承 转子 定子多自由度系统碰摩故障模型 ,研究了具有局部碰摩的滚动轴承 转子 定子系统的非线性特性 ,利用数值模拟分析了该系统的分岔与混沌运动 ,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图 ,发现了该系统丰富的非线性混沌行为·分析结果表明 ,转子碰摩刚度与转子弯曲刚度比明显影响轴承 转子 定子系统运动特性·系统响应在较宽的刚度比范围内主要以混沌运动为主·随着刚度比的增加 ,系统响应中的混沌区域逐渐增加·在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口·所得结果可供高速旋转机械碰摩故障诊...     

带支反力矩的轴承数学模型

转子系统的动态性能,很大程度上依赖于轴承参数.在原轴承8参数数学模型的基础上提出了一个改进的模型,该模型考虑了轴颈处转角的变化导致的力的分布不均性,将其不均的力向轴承中心简化,得到一简化的力和一力矩,并推出了该力和该力矩的数学式.文中给出了一个算例,比较了在两种轴承的数学模型下,运用有限元素法计算出的转子系统临界转速.结果表明,当轴承刚度较大时,两种模型的结果之间存在较大的差异.因此,在转子系统的动力学设计过程中,有必要采用改进轴承数学模型,这对于提高转子系统动力学设计的精度具有理论意义.     

鼠笼弹性支承结构优化设计方法

支承刚度是影响转子系统动力学特性的重要参数之一,为了提高鼠笼弹性支承刚度设计的精确性,提出了一种鼠笼结构优化设计方法.结合鼠笼的加工装配条件、柔度条件以及疲劳应力条件,建立带有非线性约束的鼠笼结构优化数学模型,基于该模型运用有效集算法优化鼠笼的结构参数,根据优化结果建立鼠笼参数化有限元模型,采用遗传算法对结构做进一步优化.最后举例验证了该方法的有效性.结果表明:在满足非线性约束的条件下,优化结果与设计目标值误差在1％以内,该优化方法提高了鼠笼刚度的设计精度,明显减少了设计迭代次数,从而缩短了设计周期.     

深沟球轴承加速-恒速过程动态特性有限元分析

建立了深沟球轴承三维动力接触有限元模型,综合考虑轴承工作过程中各部件的变形以及实际受载形式,采用LSDYNA显式动力学求解器,计算了轴承在3种径向载荷作用下,加速-恒速工作过程的动力学响应.计算结果表明:轴承在加速阶段产生强烈的振动,并延续至恒速运行的初期,3种径向载荷作用下滚动体内等效应力均远高于轴承钢的屈服强度;随着恒速运行时间的增加,振动明显减弱,轴承进入稳定的工作状态,径向载荷越大,轴颈中心径向位移的振动范围越小,轴颈中心离开轴承轴线的平均距离越远;压应力与摩擦力的同时作用使得滚动体内平行于滚动方向的剪切应力呈非对称分布.