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220 kV断路器合闸缓冲器滚子轴承断裂失效分析

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云南电力技术 2024年第1期52卷 40-42页

作者：初德胜云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217

某220kV断路器合闸缓冲器滚子轴承在合闸操作过程中发生碎裂,本文利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了滚子轴承断口形貌,利用X射线荧光光谱对滚子轴承外侧表面化学成分进行了分析,利用硬度测试仪分别对轴承外表面、截面中心和内... 详细信息

某220kV断路器合闸缓冲器滚子轴承在合闸操作过程中发生碎裂,本文利用体式显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了滚子轴承断口形貌,利用X射线荧光光谱对滚子轴承外侧表面化学成分进行了分析,利用硬度测试仪分别对轴承外表面、截面中心和内表面进行了硬度检测,利用金相显微镜(OM)对轴承微观组织进行了分析,通过有限元仿真软件对滚子轴承受冲击过程进行了模拟。结果表明:该合闸缓冲器滚子轴承断裂的主要原因是轴承在渗碳淬火热处理后表面硬度偏高而截面中心硬度偏低,造成表面硬脆而中心冲击韧性较差。在受到凸轮冲击时轴承表面破碎和内部塑性变形,导致凸轮、轴承与滚子卡涩,机构动作载荷完全加载在卡涩的轴承外壳上,最终使整个轴承碎裂。

关键词：滚子轴承断口形貌硬度冲击韧性

圆柱滚子轴承振动信号时频特征提取及状态识别

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振动工程学报 2022年第4期35卷 932-941页

作者：刘湘楠赵学智何宽芳华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 佛山科技学院机电工程与自动化学院广东佛山528225

为深入研究变工况下滚动轴承故障特征信息提取及状态识别方法,分别以圆柱滚子轴承三种典型状态件(轴承正常、外圈磨损、滚动体磨损)为研究对象,开展变工况下的圆柱滚子轴承振动信号特性分析。搭建了某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承实验... 详细信息

为深入研究变工况下滚动轴承故障特征信息提取及状态识别方法,分别以圆柱滚子轴承三种典型状态件(轴承正常、外圈磨损、滚动体磨损)为研究对象,开展变工况下的圆柱滚子轴承振动信号特性分析。搭建了某型特种车辆变速箱圆柱滚子轴承实验台架,通过实验台架采集了不同输入转速作用下的圆柱滚子轴承故障振动信号。在此基础上,采用广义S变换(Generalized Stockwell Transform,GST)对原始振动信号进行时频域转换,将获得的二维时频矩阵作为特征矩阵;对特征矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),获得表征圆柱滚子轴承典型状态件特征信息的奇异值向量组;将提取的奇异值向量组输入支持向量机(Support Vector Machine,SVM),利用SVM实现圆柱滚子轴承不同状态类型识别。结果表明:该方法可有效实现变工况下圆柱滚子轴承振动信号特征信息提取及状态识别,为旋转机械设备在线监测提供了一种有效手段。

关键词：故障诊断滚子轴承特征提取支持向量机状态识别

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滚子轴承摩擦力矩特性分析与测试装置设计

滚子轴承摩擦力矩特性分析与测试装置设计

作者：刘雷济南大学

学位级别：硕士

轴承摩擦力矩直接影响轴承在使用过程中的运转阻力以及能量损耗,过大的摩擦力矩不仅会使轴承过快升温,加速润滑剂劣化,还会使轴承表面磨损加剧,影响轴承的使用寿命,研究摩擦力矩对于机械的运转精度、信息传递的精确率以及旋转的灵活性... 详细信息

轴承摩擦力矩直接影响轴承在使用过程中的运转阻力以及能量损耗,过大的摩擦力矩不仅会使轴承过快升温,加速润滑剂劣化,还会使轴承表面磨损加剧,影响轴承的使用寿命,研究摩擦力矩对于机械的运转精度、信息传递的精确率以及旋转的灵活性都有极为重要的现实意义。本文通过理论建模与试验测量相结合的方式,研究了圆锥滚子轴承滚道凸度及粗糙度对轴承摩擦力矩的影响,并设计了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机,完善了圆柱滚子轴承摩擦力矩检测手段。基于滚道凸度、内外滚道及挡边粗糙度对圆锥滚子轴承摩擦力矩的影响,通过Hertz接触,对弹流润滑条件下的圆锥滚子轴承内、外滚道与滚子的线接触进行分析,分别计算了滚子和滚道的滚动摩擦力,内圈挡边和滚子球基面的滑动摩擦力,滚子与内圈滚道之间的粘性滚动阻力矩;建立与轴承滚道凸度及粗糙度相关的圆锥滚子轴承摩擦力矩计算方法,并通过Matlab计算求解其关系。为防止滚道凸度值过大,出现应力集中现象,通过滚道凸度值对轴承滚道接触应力影响规律分析,确定滚道凸度与轴承接触应力的关系,将被测轴承滚道凸度控制在合理的范围。通过控制轴承滚道凸度值与粗糙度的大小,对被测轴承进行了摩擦力矩分组试验,测量了不同滚道凸度及粗糙度变量条件下的圆锥滚子轴承摩擦力矩,将实际测量值与理论计算值进行了对比,从而验证了圆锥滚子轴承摩擦力矩理论模型的正确性,确定了滚道凸度及粗糙度对轴承摩擦力矩的影响规律。分析表明,圆锥滚子轴承摩擦力矩随载荷的增大而增大,当滚道凸度值在合理范围内时,滚道接触应力随着滚道凸度的增加而增大,较大凸度值有利于减小轴承摩擦力矩;随着粗糙度的增加,轴承摩擦力矩逐渐增大,合理控制轴承滚道及挡边的粗糙度有利于减小轴承摩擦力矩。为准确测量圆柱滚子轴承摩擦力矩,基于平衡法测量原理,采用在轴承两侧挂砝码,测量杆与力矩传感器为拉簧的方式,设计了圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机,并通过测量试验,验证圆柱滚子轴承摩擦力矩试验机的可靠性。试验机可测量的圆柱滚子轴承尺寸范围为内径30～60mm,外径72～130mm,宽度18～35mm;施加径向载荷范围为0～10000N;试验机转速范围为0～2000r/min。

关键词：滚子轴承摩擦力矩理论模型滚道凸度摩擦力矩试验机

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涂层材料特性对滚子轴承润滑性能的影响

润滑与密封 2022年第12期47卷 158-163页

作者：王志坚董宇微张学飞常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213100

涂层材料被广泛应用于滚子轴承中以改善界面性能和提高疲劳寿命,为了探讨涂层材料性能对滚子轴承润滑性能的影响,基于流体力学与接触力学理论,建立带涂层的有限长线接触弹流润滑模型,探讨不同载荷、速度以及涂层材料特性对油膜压力、油... 详细信息

涂层材料被广泛应用于滚子轴承中以改善界面性能和提高疲劳寿命,为了探讨涂层材料性能对滚子轴承润滑性能的影响,基于流体力学与接触力学理论,建立带涂层的有限长线接触弹流润滑模型,探讨不同载荷、速度以及涂层材料特性对油膜压力、油膜厚度的影响。研究表明:随着涂层厚度的增加,硬涂层使得最小油膜厚度先增加后减小,而软涂层轻载时使得最小油膜厚度先减小后增加,重载时最小油膜厚度一直减小;随着速度的增加,出口区二次压力峰值增加,硬涂层尤为明显,并且油膜厚度也增加,油膜平坦区域减小,出口区油膜紧缩值增加。为提高润滑性能,当使用较厚软涂层时应考虑增加滚子凸度量,而使用较厚硬涂层时应考虑减小滚子凸度量。

关键词：涂层滚子轴承弹流润滑成膜性能

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基于弹流润滑的滚子轴承参数优化分析研究

润滑与密封 2023年

作者：黄嘉铭顾春兴上海理工大学机械工程学院

针对滚子轴承的摩擦学问题，基于弹流润滑理论对滚子轴承结构参数对其润滑特性的影响进行了研究。结合了弹性接触变形方程以及流体动力学润滑方程，建立了适合于滚子轴承的弹流润滑模型。文中研究了在不同椭圆率Rx/Ry，载荷ω，卷吸速度... 详细信息

针对滚子轴承的摩擦学问题，基于弹流润滑理论对滚子轴承结构参数对其润滑特性的影响进行了研究。结合了弹性接触变形方程以及流体动力学润滑方程，建立了适合于滚子轴承的弹流润滑模型。文中研究了在不同椭圆率Rx/Ry，载荷ω，卷吸速度U以及粘度η等因素作用下滚子轴承的摩擦学性能变化规律。利用Fortran语言，根据粒子群优化算法对所得到的结果进行优化，得到了在上述不同参数影响作用下各参数分别对油膜厚度以及滚子轴承压力的一系列变化曲线，对其变化趋势进行了具体分析阐述及说明。研究成果表明了：椭圆率Rx/Ry、载荷ω、卷吸速度U以及粘度η会不同程度地影响压力峰值及二次压力峰等参数，椭圆率的增大会显著提高最小油膜厚度；椭圆率等上述四种参数在不同程度上影响着润滑油膜厚度及其压力；一定程度地增大椭圆率并减小载荷，有利于提高并改善润滑性能。

关键词：滚子轴承弹流润滑载荷粘度多重网格法

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固体润滑滚子轴承的接触表面应力分析研究

工具技术 2022年第4期56卷 88-91页

作者：吕晓莹王丹丹李代刚刘洪中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川省绵阳市621900 中国航发沈阳发动机研究所航空发动机动力传输重点实验室成都工具研究所有限公司

为获得固体润滑滚动轴承滚动体与滚道处的接触应力,通过固体润滑滚子轴承拟动力学分析并考虑涂层的影响,获得了滚子轴承稳定运行过程中滚动体的力载分布。通过建立带涂层接触的平面应变问题的力学模型,将涂层与基底两种材料的特性等效... 详细信息

为获得固体润滑滚动轴承滚动体与滚道处的接触应力,通过固体润滑滚子轴承拟动力学分析并考虑涂层的影响,获得了滚子轴承稳定运行过程中滚动体的力载分布。通过建立带涂层接触的平面应变问题的力学模型,将涂层与基底两种材料的特性等效为一种材料来求解滚子与接滚道触应力分布情况,并与轴承的拟动力学分析相结合,获得了滚子轴承中滚动体与固体润滑膜接触表面的接触变形、接触半径与外加载荷之间的关系,讨论了不同涂层的弹性模量以及不同涂层厚度对接触界面应力分布的影响。当涂层弹性模量比基底大时,涂层的存在使得接触半宽减少,最大名义接触应力增加;涂层弹性模量比基底小时,则与之相反。当涂层的厚度滚子轴承的接触表面应力分布影响较小;在一定范围内,当涂层的厚度逐渐增大时,涂层对轴承接触表面应力分布的影响增大。

关键词：固体润滑滚子轴承接触表面等效弹性模量名义接触应力接触变形

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航空发动机高速滚子轴承动态特性分析

航空学报 2008年第2期29卷 492-498页

作者：崔立王黎钦郑德志古乐哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

高速滚子轴承的动态特性对航空发动机转子系统的性能有重要的影响,为得到较准确的轴承动态性能,采用拟动力学法建立承受四自由度载荷的滚子轴承动力学分析模型,模型中各零件之间的力和力矩由建立的轴承零件相互作用模型计算得到,并使用... 详细信息

高速滚子轴承的动态特性对航空发动机转子系统的性能有重要的影响,为得到较准确的轴承动态性能,采用拟动力学法建立承受四自由度载荷的滚子轴承动力学分析模型,模型中各零件之间的力和力矩由建立的轴承零件相互作用模型计算得到,并使用较精确的弹流模型计算拖动力,给出了非圆滚道轴承动态性能的计算方法。通过算例分析了工况参数和结构参数对滚子轴承动态特性的影响规律,最后通过实验结果验证了程序的可靠性。滚子轴承动态特性的研究为研究航空发动机转子-轴承动态性能耦合分析奠定了基础。

关键词：滚子轴承动态特性拟动力学四自由度载荷非圆滚道

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滚子轴承

机械工程通用零部件：英文版 2005年第3期 41-43页

A bearing application using magnetorheological fluids； A unified and simplified treatment of the non-linear equilibrium problem of double-row rolling bearing - Part 2: application to taper rolling bearings supporting a flexible shaft；A unified and simplified treatment of the non-linear equilibrium problem of double-row rolling bearings - Part 1: rolling bearing model；Base engine design improves fuel

关键词：滚子轴承非线性平衡形状设计弹性材料

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径向力和弯矩联合作用下滚子轴承的刚度计算

中国机械工程 2006年第15期17卷 1572-1575页

作者：邹英永温建民于广滨长春大学长春130022 同济大学上海200092 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

滚子轴承在径向力和弯矩联合作用下的承载情况极为复杂,其刚度计算也更为困难。为了建立我国航空发动机滚子轴承的寿命评价体系,在考虑弹性流体动力润滑状态的情况下,提出了航空发动机高速滚子轴承的一种实用刚度分析方法,利用该分析方... 详细信息

滚子轴承在径向力和弯矩联合作用下的承载情况极为复杂,其刚度计算也更为困难。为了建立我国航空发动机滚子轴承的寿命评价体系,在考虑弹性流体动力润滑状态的情况下,提出了航空发动机高速滚子轴承的一种实用刚度分析方法,利用该分析方法对某航空发动机主轴承在复杂载荷作用下的刚度特性进行了分析。实例计算验证了理论分析的正确性。

关键词：滚子轴承刚度径向力弯矩弹性滚体动力润滑