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变工况过程中球轴承保持架的稳定性

工程科学学报 2019年第11期41卷 1458-1464页

作者：张志强王黎钦张传伟张雨萌古乐哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

建立了球轴承ADAMS多体动力学模型,考虑轴承各元件之间的相互碰撞作用及摩擦力,分析了变工况下动量轮用球轴承的保持架质心的涡动行为,对保持架的运行稳定性做出了定量的分析.讨论了轴承启动加速度大小、轴向载荷和有无重力场对保持架... 详细信息

建立了球轴承ADAMS多体动力学模型,考虑轴承各元件之间的相互碰撞作用及摩擦力,分析了变工况下动量轮用球轴承的保持架质心的涡动行为,对保持架的运行稳定性做出了定量的分析.讨论了轴承启动加速度大小、轴向载荷和有无重力场对保持架稳定性的影响.结果表明轴承启动加速度增加,缩短了轴承启动过程的时间,引导面对保持架的引导作用增强,较高的转速更有利于保持架运行的稳定,但较大的启动加速度使得轴承摩擦力矩较大;轴向载荷升高加剧了滚动体与保持架的碰撞,增加了保持架的涡动状态,而且轴向载荷的增加使得轴承摩擦力矩增加;失重状态下保持架与套圈的碰撞加剧,保持架涡动增加.

关键词：动量轮球轴承多体动力学模型保持架稳定性变工况

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行星滚柱丝杠动态摩擦力矩和传动效率分析

摩擦学学报 2019年第4期39卷 489-496页

作者：解志杰张传伟薛其河王黎钦古乐马欣新王非哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化,考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力,基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型,计算了其摩擦力矩和传动效率,分析了负载和丝杆角加速... 详细信息

针对行星滚柱丝杠摩擦力矩和传动效率随丝杆转速变化而变化,考虑润滑油黏滞、滚柱自旋滑动和螺纹接触点差动滑动产生的摩擦阻力,基于拉格朗日方法建立了行星滚柱丝杠机构动力学模型,计算了其摩擦力矩和传动效率,分析了负载和丝杆角加速度对机构动态摩擦力矩、瞬态传动效率和综合传动效率的影响.研究结果表明:行星滚柱丝杠摩擦力矩随螺纹接触点相对滑动速度增大而增大;非稳态运行阶段润滑油黏滞和自旋滑动是产生摩擦力矩的主要因素;行星滚柱丝杠在大载荷运行时传动效率较高,丝杆加速时间越短其综合传动效率越高.

关键词：行星滚柱丝杠非稳态运行动态摩擦力矩瞬态传动效率综合传动效率

几何修形对低速圆柱滚子轴承混合润滑性能的影响研究

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摩擦学学报 2019年第4期39卷 470-478页

作者：吴继强王黎钦陆宇帆古乐张传伟哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对圆柱滚子轴承直母线滚子在接触出现的边缘应力集中现象,采用对滚子进行几何修形的方法,运用拟动力学分析方法开展轴承滚子受力和相对运动关系分析.在此基础上,综合考虑轴承接触工况、滚子修形参数和真实表面粗糙度等因素,建立圆柱... 详细信息

针对圆柱滚子轴承直母线滚子在接触出现的边缘应力集中现象,采用对滚子进行几何修形的方法,运用拟动力学分析方法开展轴承滚子受力和相对运动关系分析.在此基础上,综合考虑轴承接触工况、滚子修形参数和真实表面粗糙度等因素,建立圆柱滚子轴承混合润滑数学模型,分析滚子修形参数和转速对轴承润滑性能的影响.结果表明:从润滑角度判断,滚子母线凸度量δ和滚子端头圆角半径r均存在一个优化区间,使得最大受载滚子接触表面最大油膜压力和次表层最大von Mises应力σ显著减小,边缘效应弱化;δ和r对中心膜厚h_c和摩擦系数f的影响较小;转速的增大会使h_c变厚,f_c和σ减小,且混合润滑状态下转速对修形滚子的σ变化显著,修形后的滚子较未修形的滚子润滑性能要好.

关键词：圆柱滚子轴承拟动力学有限长接触滚子几何修形混合润滑

氦-空混合气体中磁头/磁盘界面的力学特性分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 44-52页

作者：唐正强周东东贾通张传伟贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

硬盘中填充氦气可以有效改善磁盘的存储性能,提高硬盘存储密度和降低功耗.氦-空混合气体中氦气的含量将会影响磁头气浮力与磁盘表面剪切力,导致磁头磁盘表面润滑剂发生迁移.本研究利用有限单元法求解修正雷诺方程,计算不同氦-空混合比... 详细信息

硬盘中填充氦气可以有效改善磁盘的存储性能,提高硬盘存储密度和降低功耗.氦-空混合气体中氦气的含量将会影响磁头气浮力与磁盘表面剪切力,导致磁头磁盘表面润滑剂发生迁移.本研究利用有限单元法求解修正雷诺方程,计算不同氦-空混合比例条件下的磁头气浮力和磁盘表面剪切力,分析磁头飞行姿态、磁盘转速以及环境温度对磁头磁盘界面力学特性的影响.研究结果表明:氦-空混合条件下飞行高度的增大将导致磁头气浮力和磁盘表面剪切力减小;磁头气浮力和磁盘表面剪切力随着磁盘转速的增加和环境温度的升高而增加;俯仰角和翻转角的增大将会引起飞行高度降低而增大磁头气浮力,然而俯仰角和翻转角对磁盘表面剪切力的影响可忽略不计.

关键词：磁头磁盘界面氦-空混合气体气浮力剪切力

氦气-空气混合环境中微型螺旋槽止推气浮轴承的承载特性分析

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摩擦学学报 2018年第2期38卷 213-219页

作者：张传伟葛泉江解志杰王黎钦孙涛马欣新古乐哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 中国航发哈尔滨轴承有限公司黑龙江哈尔滨150025 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载... 详细信息

针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载能力的影响.分析结果表明:当螺旋槽深度由1μm增至10μm时,气浮轴承的气膜厚度先增加后减小,槽深为5μm时,气膜厚度最大,气浮轴承的承载能力最佳.此外,当槽深小于5μm时,混合气体的分子平均自由程对气膜厚度的影响较大;当槽深大于5μm时,混合气体黏度的影响起主导作用.

关键词：微型螺旋槽止推气浮轴承氦气-空气混合气体分子平均自由程气体黏度气膜厚度

G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢重载滚动接触疲劳损伤演化及失效行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第9期44卷 1219-1229页

作者：林飞虎王黎钦李臻吴继强魏帅帅束坤刘永宝哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学郑州研究院河南郑州450046 中国航发哈尔滨轴承有限公司黑龙江哈尔滨150025

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接... 详细信息

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接触区润滑行为的演变规律及其对表层和近表层疲劳失效行为的影响.通过对次表层材料微观结构组分和组织形貌的分析,研究了材料组织结构的累积损伤行为,探讨了微区润滑行为与近表层夹杂和次表层材料累积损伤之间的映射关系.研究结果表明:接触轨迹表面磨损、微点蚀和塑性变形造成接触表面润滑状态变化,润滑状态变化、近表层夹杂和次表层材料组织结构累积损伤之间的竞争机制和相互作用是造成不同疲劳失效形式的主要因素.该研究中首次对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢疲劳损伤演化及失效行为进行了详细分析,为轴承制造筛选材料和工艺提供数据.

关键词：轴承钢滚动接触疲劳损伤演化混合弹流润滑塑性变形

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滚动接触状态下固体润滑薄膜界面损伤失效行为分析

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轴承 2024年第1期 78-85,91页

作者：钟华于海德李臻束坤中国航发哈尔滨轴承有限公司哈尔滨150025 哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室哈尔滨150001

以内聚力模型(CZM)为基础建立薄膜-基体承载系统的有限元分析模型,采用双线性本构关系描述薄膜-基体结合界面的承载及损伤失效行为,通过分析法向和切向载荷作用下界面的承载状态,研究了摩擦因数、薄膜弹性模量、膜厚对薄膜-基体承载系... 详细信息

以内聚力模型(CZM)为基础建立薄膜-基体承载系统的有限元分析模型,采用双线性本构关系描述薄膜-基体结合界面的承载及损伤失效行为,通过分析法向和切向载荷作用下界面的承载状态,研究了摩擦因数、薄膜弹性模量、膜厚对薄膜-基体承载系统的界面应力、分离位移、能量释放率的影响,结果表明:摩擦因数增大会导致接触前沿界面承载状态恶化,从而增加界面损伤和脱附失效的风险;薄膜弹性模量增大可以减小接触前沿界面损伤区域和损伤程度,当薄膜弹性模量小于基体弹性模量时界面承载性能急剧恶化;随膜厚增大,界面切向损伤区域和损伤程度先减小后增大,膜厚为0.2倍接触半宽时有利于提升薄膜-基体结合界面的承载性能。

关键词：滚动轴承薄膜固体润滑内聚力模型有限元分析

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加速方式对径向滑动轴承启停过程的影响

轴承 2024年第2期 9-17页

作者：崔淑慧闫文民刘奇古乐北京航天控制仪器研究所北京100143 哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室哈尔滨150001

建立考虑表面粗糙峰接触和流体动压共同作用的混合润滑模型,研究流体动压径向滑动轴承在不同加速方式下的启停行为。求解了启停过程的瞬态油膜力、粗糙峰接触力、最大油膜压力和平均最小油膜厚度,得到了启停过程的轴心轨迹及轴颈与轴瓦... 详细信息

建立考虑表面粗糙峰接触和流体动压共同作用的混合润滑模型,研究流体动压径向滑动轴承在不同加速方式下的启停行为。求解了启停过程的瞬态油膜力、粗糙峰接触力、最大油膜压力和平均最小油膜厚度,得到了启停过程的轴心轨迹及轴颈与轴瓦表面接触时间、启动速度、摩擦力矩和摩擦功耗的变化规律,结果表明:不同加速方式对启动过程中轴承瞬态油膜力、平均最小油膜厚度、接触行为、摩擦功耗和摩擦力矩有较大影响,对轴心轨迹有一定影响,而对最大油膜压力峰值影响较小;相比启动过程,停机过程中时间项引起的挤压效应明显,加速方式对停机过程中各项瞬态参数的影响较小。

关键词：径向滑动轴承瞬态承载力轴心轨迹最小油膜厚度摩擦力矩挤压效应

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角接触球轴承在高速大载荷工况下滑油中断耐受能力分析

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航空动力学报 2021年第11期36卷 2430-2436页

作者：刘鲁赵聪冯小川王黎钦中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所航空发动机动力传输重点实验室沈阳110015 中国航空发动机集团有限公司哈尔滨轴承有限公司哈尔滨150025 哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室哈尔滨150001

通过研究角接触球轴承断油故障的故障复现现象,发现断油耐受能力不足的初期故障模式为滚动体与内圈之间发生三点接触。使用三点接触分析法对轴承断油耐受能力进行计算,结合相似轴承的计算分析,结果表明:垫片角越大,轴承抗断油能力越差,... 详细信息

通过研究角接触球轴承断油故障的故障复现现象,发现断油耐受能力不足的初期故障模式为滚动体与内圈之间发生三点接触。使用三点接触分析法对轴承断油耐受能力进行计算,结合相似轴承的计算分析,结果表明:垫片角越大,轴承抗断油能力越差,垫片角为25°的情况下轴承抗断油能力较差。通过断油后轴承的瞬态温度场分析,结合三点接触分析法,确定原设计状态的轴承断油耐受时间为25 s,不具备耐受断油30 s的能力。根据分析的结论,将该轴承的垫片角减小到19°,落实改进措施后的轴承通过了试验器验证和发动机试车验证。

关键词：角接触球轴承大载荷滑油中断三点接触轴承游隙