滚动轴承动力学的研究(2)

(1)将滚子/挡边间的接触处理为干接触或流体润滑接触,过于简单;一般此处接触为混合摩擦接触,该接触模型仍有待完善。

(2)对滚子/保持架、滚道/保持架间由流体润滑到干接触的过渡状态(混合润滑)的摩阻力变化仍需进一步研究,以期更准确的定量分析。

(3)保持架与滚子的接触中应研究带摩擦的碰撞问题,建立更合理的保持架动力学模型。

(4)需研究名义点接触、有限长接触的部分膜弹流膜厚公式,以便更准确的计算接触刚度与阻尼。

[6][18]

分析

了径向轴承的内外滚道接触的滑移区,认为外滚道滑移比内滚道滑移小,接触区内存在雷诺滑移、弹性滞后、塑性变形和粘附效应。Harris尤其在滚子歪斜对摩擦热和疲劳寿命影响方面做了详细研究。OrvosPS等

[17]

用有限元方法分析了圆锥滚

6

子轴承保持架中的应力,提出的Z型保持架实现了Dn值高达3.5 10mm r/min时圆锥滚子轴承的正常运行。

国内学者陈国定等在考虑滚子与保持架间隙后建立了保持架分析模型。杨咸启等

在保持架

与滚子的作用中引入了碰撞,并建立了保持架的动力学模型;他们认为滚子与兜孔间的作用力是由滚子与保持架兜孔接触变形引起的作用力、滚子与兜孔之间的流体作用力以及由于保持架转速与滚子公转角速度不一致而引起的碰撞力3部分组成;认为保持架的引导间隙、兜孔间隙对保持架的运动稳定性起决定作用。陆震等

[19]

分析了保持

架环平面内的弯曲振动、面外扭转振动、沿圆周方向的弯曲振动与扭转振动的耦合、周向伸缩与侧梁、过梁弯曲耦合振动、保持架两端面发生的相对转动,认为高阶共振和过渡过程的冲击作用是保持架疲劳断裂的重要原因。1.2 分析软件包

早期的滚动轴承动力学分析软件有

:20世

纪70年代SKF/NASA开发了滚子轴承的准动态分析软件CYBEAN;WaltersCT(1971年)研制了BASDAP分析软件;GuptaPK在1984年提出了滚动轴承动力学分析的ADORE软件;1992年BoesigerEA等提出了球轴承保持架的二维动力学分析软件PADRE。

2 动力学的试验研究

2.1 试验研究方法

早期人们就用应变仪测量了径向球轴承保持架上的力

[16]

,解释了保持架的胶合或疲劳失效的

原因,在偏斜时球/保持架间的力足以使保持架与

[23]

引导圈间发生胶合失效。1961年HiranoF等

滚动轴承动力学的研究

汪久根等:滚动轴承动力学的研究 43

在前人的电容法、光学法基础上提出了磁化球法来试验研究球轴承中球的运动,认为载荷方向、润滑工况与径向间隙影响球的接触滑移,其滚动轴线的偏移是由球的自旋引起的。KingsburyEP较早的研究了陀螺轴承(角接触轴承)的保持架涡动,分析了不同布置时的保持架接触频率。他在球上钻孔,用滑移、自旋与陀螺运动试验研究了角接触球轴承的摩擦力与力矩机理,认为球的自旋由保持架控制,而接触区滑移由内圈控制。BonessRJ等

[25]

[24]

持架与滚子的摩擦。

近来保持架参数的测试技术有新的发展。PrashadH

[28]

用高频共振技术测试了保持架与滚

子的滑移,提出用这一技术来诊断滚动轴承中的复杂响应,认为在中等转速时保持架与滚子出现负滑移,在无载荷高速时出现保持架与滚子的正滑移,正滑移主要是滚子滑移;轴承径向间隙、温升、载荷和转速都对保持架与滚子滑移有影响。

[29]

SadeghiF等改进了他们1997年提出的试验方法,用振荡器和无线传递技术测量滚动轴承保持架的温度及其变化,认为保持架温度随润滑、转速与载荷等参数变化比外圈温度变化快,是确定轴承温度情况的有效参数。

表1列出了各种滚动轴承动力学及与摩阻力有关的膜厚测量方法,由于摩阻力系数与润滑状态密切相关,表1中也列出了可成功测试滚动轴承润滑膜厚度的方法。

试验测试了推力轴承中球的运动规律,

用Gentle-Cameron弹流摩阻力系数公式与试验结果对比,他们的结果对认识高速轴承中润滑剂作用是非常重要的。

1978年GoksemPK等

[26]

用激光测量了圆柱

滚子轴承中滚子与保持架的运动速度。多田诚[27]

二认为保持架的不稳定振动是一种自激振动,振动产生噪声。保持架噪声产生的机理有3方面组成,即保持架的振动、保持架与滚子的碰撞、保

表1 滚动轴承动力学的试验研究[16,23-30]

编号12345678910111213

研

IidaK,IgarashiAHiranoF,TanoueHSmithCF

GarnellP,HigginsonGRKingsburyEP

BrembleGR,LalorMJ,CleaverJWMeyerDR,WilsonCC

GoksemPG,FletcherEJ,HargreavesRAWilsonAR

HeemskerkRS,VermeirenKN,DolfsmaHPrashadH张鹏顺,陈 震JoshiA,SadeghiF

究

者

时间1958196119621965196819711971197819791982198719911997

测

试

方

法说

明

在滚子上装带有涂点的白色盘,测滚子自转速度磁化球法研究钢球运动

在滚子中装入一对小磁铁,外圈上装拾取线圈,测滚子转速

在保持架上装电磁拾取器,滚子端部装入二级放大线圈,测滚子滑移在球上钻通孔,测量球的运动

在保持架上安装纸质掩模,用激光测速计测滚子转速用应变片法测量球轴承中的油膜厚度

去掉掩模,用激光测速计测量保持架与滚子速度,测试方法本身对滚子运动没有影响

电容法测试滚子轴承的油润滑、脂润滑的润滑膜厚度用电容分压器法测滚动轴承全膜和部分膜的厚度用高频共振技术测试了保持架与滚子的滑移用阻容振荡法测高速滚动轴承全膜和部分膜的厚度用振荡器和无线传递技术测量轴承保持架的温度及其变化

2.2 零件材料的作用

滚动轴承内外套圈一般用GCr15制造,滚动体可用GCr15或Si3N4等陶瓷材料制造,保持架的材料按其润滑机理可分为一般保持架、自润滑保持架和转移膜润滑保持架。ScottD等

[31]

石墨树脂的摩阻力变化,提出固体润滑膜、转移膜

两种固体润滑、耐磨技术方案。

润滑状态及润滑剂中的微颗粒对轴承性能也有影响。DamiensB等

[34]

试验研究了保持架与球

在1970

年就用四球机做了碳纤维+MoS2+PTFE材料的保持架的加速试验,并用SEM分析了组织结构。HochPG

[32]

间的间隙对供油(脂)与弹流膜厚的影响,认为保持架很大程度上改变了乏油润滑的出现,保持架不利于油的回流润滑,而对脂润滑是有利的。他们建议利用这一效应来设计润滑脂的流变性能。

[35]

KahlmanL等试验研究了氧化钛、氧化硅污染颗粒对脂润滑混合轴承的影响,认为由于形成涂

研究了径向加速载荷轴承的保持架材

[33]

料,认为滚子轴承中采用塑料保持架比金属保持架好。BarberSA等

试验研究了PTFE、MoS2与

滚动轴承动力学的研究

[6]

GuptaPK.Advanceddynamicsofrollingelements[M].NewYork:Springer-Verlag,1984.

[7] GuptaPK,DillJF,BandowHE.Dynamicsofrolling

element-bearingsexperimentalvalidationoftheDREBandRAPIDREBcomputerprograms[J].1985,107:132-137.

[8] GuptaPK.Cageunbalanceandwearinballbearings

[J].Wear,1991,147:93-104.

[9] GuptaPK.Cageunblanceandwearinrollerbearings

[J].Wear,1991,147:105-118.

[10] GuptaPK.Dynamicloadsandcagewearinhigh-speedrollingbearings[J].Wear,1991,147(1):11 …… 此处隐藏：3535字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……