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圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

机械工程学报 2016年第15期52卷 65-72页

作者：余永健李济顺陈国定薛玉君刘永刚史文祥西北工业大学机电学院西安710072 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 河南科技大学机电工程学院洛阳471003

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向... 详细信息

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。

关键词：圆柱滚子轴承旋转精度外圈滚道圆度误差正态分布

圆柱滚子轴承椭圆兜孔副的静动特性及稳定性研究

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表面技术 2024年第21期53卷 73-86,96页

作者：李旭莹刘延斌宁仲黄杰凌金博杨琨河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响,为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论,建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型,采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求... 详细信息

目的探究椭圆兜孔形面参数对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响,为圆柱滚子轴承降摩减振的兜孔优化设计提供理论依据。方法基于流体动力润滑理论,建立椭圆兜孔-滚子副热流体动力润滑数学模型,采用有限差分法和超松弛迭代法实现模型的求解,计算不同兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角下椭圆兜孔-滚子副的油膜压力分布、周向承载力、摩擦因数、温升、刚度、阻尼及界限失稳转速,研究兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副静动特性及稳定性的影响规律。结果当无量纲椭圆度从0增加到4.61×10^(–3),压力峰值先增大、后趋于平稳,周向承载力逐渐降低,摩擦因数先降低、后升高,最大温升先减小、后趋于平稳,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高后趋于平稳。当无量纲椭圆度为1.32×10^(–3)时,椭圆兜孔-滚子副摩擦学性能最佳,温升较低,稳定性最好。当弧面偏置角从0°增加到150°,压力峰值和周向承载力先增加、后减小,摩擦因数和最大温升先减小、后升高,刚度、阻尼及界限失稳转速先升高、后降低。当弧面偏置角较小或较大时,周向承载力急剧下降。当弧面偏置角为90°时,椭圆兜孔-滚子副的润滑性能较好。结论兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角对兜孔-滚子副的静动特性及稳定性影响显著。选择合适的兜孔无量纲椭圆度和弧面偏置角可明显提高兜孔-滚子副的承载能力和摩擦学性能,有效抑制温升,显著增加刚度、阻尼及界限失稳转速。

关键词：圆柱滚子轴承椭圆兜孔流体润滑静动特性稳定性

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圆柱滚子轴承V形兜孔形面的磨损性能

航空动力学报 2023年第2期38卷 473-481页

作者：桑得雨刘延斌孙秀照邓增辉河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

为研究高速轻载工况下兜孔形面几何参数对V形兜孔圆柱滚子轴承保持架磨损性能的影响,建立了考虑兜孔处润滑影响的轴承动力学模型。以基于Masjedi磨损模型的时间平均磨损率作为磨损性能的评价标准,研究了兜孔形面几何参数对V形兜孔保持... 详细信息

为研究高速轻载工况下兜孔形面几何参数对V形兜孔圆柱滚子轴承保持架磨损性能的影响,建立了考虑兜孔处润滑影响的轴承动力学模型。以基于Masjedi磨损模型的时间平均磨损率作为磨损性能的评价标准,研究了兜孔形面几何参数对V形兜孔保持架磨损性能的影响规律,分析了在不同转速下兜孔壁倾角均为15°的V形兜孔保持架的磨损性能及打滑特性。结果表明:兜孔形面几何参数对保持架的磨损性能影响显著,通过对其优化可有效提升保持架的磨损性能;保持架的时间平均磨损率随内圈转速的增加而上升;在内圈转速的范围为5000~20000 r/min时,兜孔壁倾角均为15°的V形兜孔保持架的时间平均磨损率和打滑率均低于普通直兜孔轴承。

关键词：圆柱滚子轴承保持架 V形兜孔动力学模型磨损性能

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圆柱滚子轴承多体接触动力学研究

振动与冲击 2015年第7期34卷 15-23,32页

作者：姚廷强黄亚宇王立华昆明理工大学机电工程学院昆明650093

考虑滚子和套圈、滚子和保持架、保持架和引导套圈的动态接触关系,提出了机械系统中圆柱滚子轴承多体动力学分析的新方法。基于圆柱套圈滚道的三角网格模型,实现了圆柱滚子和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,进而建立了计及润滑摩... 详细信息

考虑滚子和套圈、滚子和保持架、保持架和引导套圈的动态接触关系,提出了机械系统中圆柱滚子轴承多体动力学分析的新方法。基于圆柱套圈滚道的三角网格模型,实现了圆柱滚子和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,进而建立了计及润滑摩擦作用和Hertz接触作用的圆柱滚子轴承的三维多体接触全动力学模型。运用广义-α方法计算分析了不同工况条件下圆柱滚子轴承的动态特性和保持架的稳定性,获得了不同工况下轴承的运动轨迹、角速度、滚子和倾斜扭转振动、动态接触力,拖动力和相轨迹等动态响应的变化规律。计算结果表明低速或较小径向力下,滚子和保持架的拖动力相对较小且不稳定,滚子和保持架侧梁、外圈挡边之间存在明显的频繁接触冲击作用,内圈中心的振动位移相对较大,保持架中心的径向平面运动轨迹形成不稳定的近似圆周运动,圆柱滚子轴承的运动稳定性相对较差。随着转速或旋转径向力的增加,保持架中心的径向平面运动轨迹为圆周运动和单周期的相轨迹运动,保持架中心的轴向振动明显,滚子倾斜扭转振动相对较小。

关键词：接触动力学圆柱滚子轴承多体系统动力学保持架

圆柱滚子轴承混合润滑状态下的超声法膜厚测量

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振动与冲击 2020年第10期39卷 279-284页

作者：李猛田桂斌刘意刘恒戚社苗宋海涛姬传义长安大学汽车学院西安710064 西安交通大学机械工程学院西安710049 洛阳LYC轴承有限公司河南洛阳471039 航空精密轴承国家重点实验室河南洛阳471039 北京航天自动控制研究所北京100854

圆柱滚子轴承由于其线接触特点被广泛应用于各类低速重载工况下的大型设备中,其运行性能和稳定性与滚子和内外圈间的接触润滑状态密切相关;基于等效刚度的超声法可用于实际工况的滚子轴承弹流润滑油膜厚度测量,但无法直接适用于低速重... 详细信息

圆柱滚子轴承由于其线接触特点被广泛应用于各类低速重载工况下的大型设备中,其运行性能和稳定性与滚子和内外圈间的接触润滑状态密切相关;基于等效刚度的超声法可用于实际工况的滚子轴承弹流润滑油膜厚度测量,但无法直接适用于低速重载工况下流体润滑和粗糙峰接触共存的混合润滑状态膜厚测量。为此,提出了一种混合润滑状态下的超声测量方法,建立了界面油膜刚度和粗糙体接触刚度的并联模型,通过引入接触系数并结合经验公式对超声法所测界面总刚度进行分解,获取混合润滑状态下的油膜刚度,进而得到更加准确的油膜厚度。将实验结果和理论结果的对比分析,验证了该模型的可行性和有效性。

关键词：圆柱滚子轴承混合润滑超声测量接触系数油膜厚度

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圆柱滚子轴承刚性转子系统周期运动分岔

振动．测试与诊断 2011年第5期31卷 637-641,668页

作者：崔立刘长利郑建荣华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

推导了考虑径向力、力矩联合作用的滚子轴承的非线性轴承力和力矩,建立了圆柱滚子轴承刚性转子系统的四自由度动力学方程,利用求解非线性非自治动力系统周期解的延拓打靶算法进行计算,根据F loquet乘子判断周期运动的分岔。以某滚子轴... 详细信息

推导了考虑径向力、力矩联合作用的滚子轴承的非线性轴承力和力矩,建立了圆柱滚子轴承刚性转子系统的四自由度动力学方程,利用求解非线性非自治动力系统周期解的延拓打靶算法进行计算,根据F loquet乘子判断周期运动的分岔。以某滚子轴承刚性转子系统为例,研究了该类转子系统在径向间隙-转速、阻尼-转速、力矩-转速参数域内周期运动的分岔及失稳规律。结果发现:随径向间隙、阻尼和力矩的变化,周期运动将产生倍周期或Hop f分岔,分岔转速随参数变化而改变。其中力矩的存在会明显降低系统的失稳转速,可通过选择合适的结构和工况参数尽量避免滚子轴承转子系统出现非周期运动。

关键词：圆柱滚子轴承转子系统周期运动分岔

圆柱滚子轴承座孔偏斜误差对转子振动性能的影响

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华东理工大学学报（自然科学版） 2014年第3期40卷 402-408页

作者：高源李正美陶宗杰安琦华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

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... 详细信息

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。

关键词：轴承-转子系统圆柱滚子轴承轴承座孔偏斜振动性能

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圆柱滚子轴承的静态应力分析

中国铁道科学 2002年第2期23卷 86-94页

作者：刘金朝王成国铁道科学研究院北京100081

圆柱滚子轴承在载荷作用下的应力分析 ,是典型的边界非线性的接触问题。其特点和难点在于接触边界和接触力事先是未知的。文中提出一种新的求解带摩擦接触问题的数值算法 ,即拟高斯迭代法 ,并研制了一套求解接触问题的非连续有限元程序... 详细信息

圆柱滚子轴承在载荷作用下的应力分析 ,是典型的边界非线性的接触问题。其特点和难点在于接触边界和接触力事先是未知的。文中提出一种新的求解带摩擦接触问题的数值算法 ,即拟高斯迭代法 ,并研制了一套求解接触问题的非连续有限元程序。应用该程序求解圆柱滚子轴承在受载情况下的应力 ,计算结果与光弹实验结果有良好的一致性 ,表明这种算法和程序是可靠的。有限元分析和光弹实验均表明 ,最大拉应力产生于外圈滚道面 ,而且外圈外表面应力变化幅度远小于滚道表面应力变化幅度 ,因而正常情况下不会发生外圈外表面损坏先于滚道表面的现象。

关键词：静态应力分析圆柱滚子轴承摩擦接触有限元拟高斯迭代法滚道面

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高速圆柱滚子轴承动态特性分析

航空动力学报 2011年第2期26卷 397-403页

作者：张占立王燕霜邓四二刘喆河南科技大学机电工程学院洛阳471003

建立了高速圆柱滚子轴承非线性动力学分析数学模型,并采用Newton-Raphson法对该模型进行求解,得到滚子轴承动态性能参数;分析了轴承在不同径向载荷作用下,不同角位置处滚子自转速度变化规律,得出滚子与套圈滚道间最小油膜厚度和接触载... 详细信息

建立了高速圆柱滚子轴承非线性动力学分析数学模型,并采用Newton-Raphson法对该模型进行求解,得到滚子轴承动态性能参数;分析了轴承在不同径向载荷作用下,不同角位置处滚子自转速度变化规律,得出滚子与套圈滚道间最小油膜厚度和接触载荷的分布情况.结果表明:轴承在转速一定时,随着径向载荷的增大,受载滚子数增多;较小的径向载荷导致受载区滚子打滑较严重,自转速度较低;受载区滚子与内圈滚道间最小油膜厚度小于与外圈滚道间最小油膜厚度.通过与大型分析软件SHABERTH算例计算结果进行对比和试验验证,表明对高速圆柱滚子轴承动态特性分析的方法准确可靠,简单合理,便于工程实际应用.

关键词：圆柱滚子轴承高速轴承载荷分布动态特性最小油膜厚度