固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析

格式：doc
大小：10.50 KB
文档页数：1

下载文档原格式

基于有限元法的滑动轴承座静动态特性分析

动轴承座的三维实体模型，导入ＡＮＳＹＳ中，通过有限元方法对结构进行静态分析，得出应力云图、位移云图；通过模态
分析，得出结构的固有频率和五阶振型，并根据分析结果提出一种改进措施，对改进前后的结构进行分析对比，改进方案具有更好的静、动态特性。关键词：滑动轴承座；有限元法；模态分析；ＡＮＳＹＳ
ＢｅａｒｉｎｇＢｌｏｃｋＢａｓｅｄｏｎＡＮｓＹｓＬＵＺｈｅｎｇ— ｗｅｉ
（ＣｈｉｎａＨｕａｄｉａｎＬｏｇｉｓｔｉｃｓＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｊｉｉｎｇ１０００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｓｌｉｄｅｂｅａｒｉｎｇｂｌｏｃｋｂｅｔｔｅｒ，ａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅａｂｒａｓｅａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｈａｔａｐｐｅｒｅａｄｏｎａｌｌｏｙｌａｙｅｒｏｆｔｈｅｓｌｉｄｅｂｅａｉｒｎｇｂｌｏｃｋ，ｕｓｉｎｇＰｒｏ／Ｅｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｌｉｄｅｂｅａｉｒｎｇｂｌｏｃｋａｎｄ

基于有限元分析的轴承疲劳寿命预测

基于有限元分析的轴承疲劳寿命预测在工程实践中，轴承是一种重要的机械元件，广泛应用于各种旋转设备中。

轴承的寿命对于设备的运行和可靠性起着至关重要的作用。

然而，由于复杂的工作条件和外部载荷，轴承更容易发生疲劳失效，因此轴承寿命的预测一直是工程领域的研究热点之一。

传统上，轴承的寿命预测常常基于经验公式和试验数据。

这种方法虽然简便，但受限于试验条件和实际工作环境的差异，预测结果不够准确。

为了更准确地预测轴承的疲劳寿命，有限元分析逐渐成为一种可行的方法。

有限元分析是一种数值计算方法，可以模拟和分析复杂的工程结构。

通过将轴承建模为有限元模型，并考虑到外部载荷、材料特性和运行条件等因素，可以利用有限元分析的理论和方法来评估轴承的寿命。

首先，建立轴承的有限元模型需要考虑几个关键因素。

其中一个重要因素是材料的本构关系。

轴承使用的材料通常是金属，具有复杂的力学性能，因此需要选择合适的本构模型来描述材料的变形行为。

此外，轴承的接触区域与轴颈之间的接触应力也是需要考虑的因素之一。

其次，在建立有限元模型后，需要考虑外部载荷对轴承的影响。

轴承在工作过程中承受着来自旋转设备的径向力、轴向力和矩阵力等多种载荷。

这些载荷对于轴承内部的应力分布和疲劳寿命具有重要影响。

最后，在进行有限元分析时，需要将材料的疲劳特性纳入考虑。

轴承的疲劳失效通常是由于应力超过了材料的疲劳极限或者应力循环次数过多导致的。

因此，通过使用疲劳本构模型来描述材料的疲劳特性，可以更准确地评估轴承的寿命。

基于有限元分析的轴承疲劳寿命预测方法的优势在于可以考虑到多个影响轴承寿命的因素，并能够提供详细的应力和变形分布图。

通过分析这些结果，可以及早发现和解决潜在的问题，提高轴承的可靠性和寿命。

当然，基于有限元分析的轴承疲劳寿命预测方法也有一些局限性。

首先，建立和求解有限元模型需要较高的计算机性能和专业的软件。

其次，模型的准确性高度依赖于输入参数的准确性，因此需要借助试验数据或其他方法来确定这些参数。

转子／轴承／轴承座系统动力学特性的三维有限元分析

ｔｈｅｍｏｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓｄｏｎｅｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｓ．ａｍｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｃｉｎｅｓａｎｄｍｏｄｅｌｓｈａｐｅｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｅｎｈｔｅｈ
明：在模态分析中，轴承座实体模型系统包含了反映轴承座的变形的固有频率和振型；在碰摩力动力响应方面，该模型都更能体现出实际的碰摩特征，对机械故障诊断具有指导意义。
关键词：有限元；故障诊断；碰摩；模态分析；轴心轨迹中图分类号：ＴＨ１６；ＴＨ１３３．３文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０９ — ０１４７ — ０４
（ｄ）部分轴心轨迹图图１０碰摩力Ｆ￣＝２００Ｎ，ＦＴ１０００Ｎ，两种考虑轴承座弹性的模型部分时间转子响应图
Ｆｉｇ．１０ＴｈｅＬｏｃａｌＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＲｏｔｏｒｏｆＴｗｏＢｅａｉｎｒｇＳｕｐｐｏｒｔＭｏｄｅｌａｔＲｕｂ — ＩｍｐａｃｔＦｏｒｃｅＦ．＝２００Ｎ，ＦＴＩＯＯＯＮ
（１．沈阳化工大学机械工程学院，辽宁沈阳１１０１４２；２．沈阳化工大学数理系，辽宁沈阳１１０１４２）
摘
要：将轴承座纳入整个系统进行分析，建立了一种转子一轴承一轴承座系统有限元模型。为准确考虑弹性轴承座

滚动轴承力学特性的有限元分析研究

Analytical Research on Mechanical Properties of Rolling Bearings based on Finite Element Method
Candidate Major Supervisor
: Yan Xin : Material Processing Engineering : Prof. Liu Shunhong
学位论文作者签名：日期：年月日
学位论文版权关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
The mechanical characteristics and movement characteristics of bearing under the dynamic conditions were analyzed, the stress distribution was similar to static conditions, but also shows a different, the stress is a bit great in the area of the front and the behide of the contact area. The maximal stress may deviate from contact center, and the maximal stress obtained from dynamics analysis is greater than that obtained from statics analysis on the condition of the same load. The movements of the balls were instability, and the velocity of the ball, the motion state and motion trajectory can be obtained at the same

基于有限元法的自润滑关节轴承静力学分析

表１自润滑向心关节轴承材料相关参数
零件外圈衬垫内圈加载板和心轴材料弹性模量／ＭＰａ泊松比密度／（ｋｇ·ｍ－３）５碳素钢０．２６７８２０２× １０聚四氟乙烯轴承钢４５＃钢２８０２．１２ × １０５１．９６ × １０５０．４００．２９０．２４２２００７８００７８５０
图３关节轴承Ｍｉｓｅｓ应力分布图
关节轴承在径向载荷作用下的位移如图４所示（ｚ向为载荷作用方向），最大位移约为０．０５４ｍｍ，出现在衬垫层的边缘上。内圈宽度大于外圈宽度，在受到径向载荷作用时，衬垫外侧会产生应力集中，由于衬垫材料的弹性模量较小，容易产生变形，向外圈外侧凸出，故位移最大值出现在外圈边缘处；外圈最大变形出现在径向载荷作用中心点的轴向上，且向圆周两边逐渐减小；内圈最大变形出现在表面中心处，最大值约为０．００８４ｍｍ。
由于该向心关节轴承工作时主要承受径向载荷，同时只承受较小的轴向载荷，Ｆａ／Ｆｒ的比值趋于０，故作简化处理Ｐ＝Ｆｒ。由于仅分析其静力学性能，故选用额定静载荷作为径向载荷，以面载荷的形式施加在加载板上的一个圆形区域内，圆的直径为１０ｍｍ。对关节轴承设置边界条件时，在不影响试验数据的前提下，根据实际工况，将心轴的两端完全固定。由于该机构没有底座支承，为防止心轴弯曲过大，将加载板外圆环面设置为全约束。自润滑关节轴的载荷及约束设置如图２所示。因轴承只承受径向载荷（图中对应ｚ方向），所有变形均为对称分布，故可不设置零件ｘ，ｙ方向的位移约束。

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析

滚动轴承外圈故障的显式有限元动态仿真分析李国超;彭炜;李勇才;高立新;张键【摘要】In order to study the operation and the vibration characteristics of rolling bearings with an early and weak fault, using software ANSYS/LS-DYNA a finite element model of the rolling bearing with an outer ring fault was built. The model was based on an explicit algorithm, the element used single point integral algorithm and the model fully considered the rotational speed, radial force, contact and friction. It was simulated successfully the operation of the fault rolling bearing. From the simulation results, the effective stress value of the fault outer ring is much higher than the value of the inner ring, the cage and the rolling elements which have no fault. By the analysis of the nodes on the raceway of the outer ring, the displacement responses of the nodes can reflect the fault characteristic frequency, while the amplitudes of the vibration responses are slightly different. After FFT analysis, the velocity responses and the acceleration responses can partly find the fault characteristic frequency. These provide a method for researching failure mechanism and detecting the faults of rolling bearing.%为研究带有早期微弱故障的滚动轴承运转及振动特点,应用ANSYS/LS-DYNA软件建立了滚动轴承常见的外圈裂纹故障有限元模型.该模型以显式算法为基础,单元采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,成功地对滚动轴承外圈裂纹故障进行了仿真分析.仿真结果表明:在轴承转速和径向载荷一定的条件下,带有裂纹故障的轴承外圈的等效应力要明显高于没有故障的轴承内圈、保持架及滚动体的等效应力；轴承外圈滚道不同位置节点的振动响应均能体现故障特征频率,但幅值略有差别；速度及加速度响应在经过FFT变换后能部分找到故障特征频率.仿真结果对轴承故障检测能起到一定的指导作用.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2012(023)023【总页数】5页(P2825-2829)【关键词】滚动轴承;动态仿真;故障;显式算法【作者】李国超;彭炜;李勇才;高立新;张键【作者单位】北京工业大学北京市先进制造重点实验室,北京,100124;武汉钢铁(集团)公司,武汉,430081;武汉昊海立德科技公司,武汉,430080;北京工业大学北京市先进制造重点实验室,北京,100124;武汉工程职业技术学院,武汉,430415【正文语种】中文【中图分类】TH113.10 引言滚动轴承是现代生产和生活中应用最广泛的零部件之一，其运行状态对设备的正常运转及正常功能的实现起着非常重要的作用。

基于多体动力学和有限元的滚动轴承仿真分析

基于多体动力学和有限元的滚动轴承仿真分析冯锦阳【摘要】利用三维建模软件Solid Works建立6312轴承的分析模型,通过数据接口导入多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS中建立刚柔混合模型,对滚动轴承进行了多体动力学仿真,得到了滚动轴承的位移特性曲线.并借助FFT 变换得到了各部件的加速度频谱.研究结果对了解滚动轴承的实时状态具有一定的参考价值.%In this paper,3D model of 6312 bearing is built with Solid Works.Then the 3D model is filed into ADAMS and ANSYS through the data interface in order to build the rigid-flexible model,which is used to do the multi-body dynamic simulation of the rolling bearing and obtain its displacement curve.Meanwhile,the acceleration spectrum is got by FFT transformation.The result of the study is of certain reference value to the real-time state of the rolling bearing.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2017(046)002【总页数】3页(P106-108)【关键词】多体动力学;有限元;滚动轴承;动力学仿真【作者】冯锦阳【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TH133.33;TP391.9滚动轴承是旋转机械中的重要元件，具有承受载荷的作用和传递运动的功能。

固体润滑在特殊工况滚动轴承上的应用

固体润滑在特殊工况滚动轴承上的应用的报告，600字
固体润滑在特殊工况的滚动轴承上的应用受到了很多关注。

在低速高负荷应用中，滚动轴承很容易流失润滑油，从而导致轴承老化和磨损。

为了解决这一问题，采用固体润滑材料作为润滑剂是一种有效解决方案。

固体润滑材料通常由聚合物和矿物油组成，通常几乎没有挥发，并且不会从轴承表面流失。

它们可以提供较高的润滑性能和耐磨性，大大减少轴承损坏的风险。

而且，固体润滑剂还可以用于保护轴承免受氧化的影响。

固体润滑材料还可用于特殊工况的滚动轴承。

例如，当轴承必须在高温环境中使用时，固体润滑材料的使用可以有效地减少磨损和可能的损坏。

这种润滑剂也可以有效地保护轴承免受油膜破裂和热膨胀所导致的损坏。

总之，固体润滑材料在特殊工况滚动轴承上的应用是有效的。

它可以帮助减少磨损，延长轴承的使用寿命，并可以有效地保护轴承免受损坏。

此外，这种润滑剂易于使用，并且可以通过少量的操作保持轴承的良好性能。

基于有限元法的滚动轴承结构和模态分析与研究

析与设计—— 小波分析 [M ]. 第 2 版. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2004. [ 2 ] 杨建国. 小波分析及其工程应用 [M ]. 北京: 机械工业出版社, 2005. [ 3 ] 邱阿瑞, 孙健. 电机故障模式识别与诊断[J ]. 清华大学学报, 1999, 39 (3) : 72274.
号的故障特征。而小波分析作为一种新的分析方法, 为信号的时频局部化提供了数学基础, 它有效地分析出故障信号的整体和细节部分。它从时、频域两方面进行分析, 比传统方法优越许多。
图 9 S1 的第一级小波分解的细节部分 D 1
图 13 S2 的第二级小波分解的细节部分 D 2
图 10 S1 的第二级小波分解的细节部分 D 2
加载后, 核对显示的信息然后求解。求解结束后, 读入到数据库, 便可以读取求解的结果了。
受力前后的边界图 (放大) 见图 4。图 4 中, 虚线为受力前的边界, 灰图为受力后的变形图。受力变形后节点在竖直方向的位移见图 5。
分析图 4、图 5 可知, 轴承变形最大的地方在最底端滚子的两侧, 最底面的滚子因同时承受压力和支持力所以变形比其两侧要小点, 再往两侧方向上因为受力密集程度较小所以变形也比较小, 在外圈上因为约束了其两个方向的自由度所以几乎没有变形, 同时竖
图 5 受力变形后节点在竖直方向位移图
应力分布对于轴承内的受力特性有更深的意义。轴承内节点在竖直方向的受力见图 6, 为了更详细地观察到滚子与内、外圈之间接触部分的受力分布情况, 分别对其做放大处理, 见图 7 和图 8。
由图 6 分析可以知道, 轴承在竖直方向的应力分布规律与位移的分布大致一致, 在最底端的滚子与内、外圈接触的部位的应力比较大, 向两侧逐渐变小; 再者任一滚子与内、外圈接触的地方都是相对应力集中的部位。位于上方的滚子的受力比位于下方的滚子的受力要小点, 并且其分布也是对称的, 这与实际情况也是完全一致的。

高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析

高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析摘要：本文基于高速滚动轴承动态性能分析理论基础，通过建立动力学有限元模型，对轴承动态等效应力、速度特性和振动特性等研究进展进行综合探析，分析目前研究中不足和进展，不断提升轴承产品质量，从而满足我国工业发展对高性能滚动轴承的高质量需求。

关键词：高速滚动轴承；动力学；动态特性分析；研究进展随着我国航空航天和装备制造业蓬勃发展，对其中关键零件滚动轴承的精度、性能、寿命、可靠性等提出了更高要求，尤其动态性能对保持架稳定性的控制，成为人们关注重点和主要研究方向。

在这其中，保持架不稳定或者断裂是高速滚动轴承动态性能失效的一个主要形式。

本文对高速滚动轴承动态性能分析的研究进展进行深入探析，了解润滑剂损失、保持架稳定涡动机理、磨损零件几何参数变化等因素造成的影响，探寻优化保持架动态性能措施。

1高速滚动轴承动态性能分析理论基础高速滚动轴承是机械装置中传递运动和承受负载重要支撑零件，主要通过滚动体和内外滚道之间的滚动接触支撑旋转部件，在我国航空航天、数控机床、国防技术等领域广泛应用[1]。

但同时，滚动轴承也是引发机械设备故障失效主要因素之一，有超过30%的机械设备故障原因为轴承故障，高速滚动轴承故障将进一步增加轴承振动频率，倘若不及时发现和排除故障，很有可能引发重大设备故障。

高速滚动轴承有轴承内/外圈、滚动体和保持架组成，整体结构看似简单，实际上包含复杂耦合关系和接触关系，且轴承工作条件和工作用途不同，轴承结构也会适当变化[2]。

滚动轴承性能指标主要有刚度、摩擦力矩、振动、最小油膜厚度、噪声、轴承发热等，均会因温升、磨损、润滑和摩擦等因素，导致高速滚动轴承出现磨损失效、接触疲劳失效、断裂失效、腐蚀失效、胶合失效、压痕失效、间隙变化失效故障，导致轴承性能退化。

由此可知，高速滚动轴承的失效与轴承发热状态、接触应力及润滑状态之间的关系，为后续分析高速滚动轴承动态性能提供理论依据。

2高速滚动轴承动态性能分析高速滚动轴承是我国高精度数控机床主轴传动系统重要组件，其性能及运行状态直接影响数控机床整体运行性能和工作效率，一旦主轴运转速度过高，就会引发轴承滚动体和滚道接触应力、形变的改变，继而对主轴运行状态造成影响。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

龙源期刊网
固体润滑滚动轴承动态特性有限元分析
作者：王家序赵慧李金明
来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第03期
摘要：参照卫星驱动机构使用的C36018固体润滑角接触球轴承，建立了三维模型，借助ABAQUS有限元软件，对固体润滑滚动轴承进行显式动力学仿真分析，得到了不同转速和轴向力下轴承各部件的动态接触应力及滚珠和内圈的运动状态，并与无涂层润滑条件下的结果进行了对比分析，结果表明：轴向载荷增加，轴承各个部件的应力幅值都有所增大，滚珠和保持架开始转动所需的时间缩短；转速增加，接触区域应力峰值变化频率增大，但对应力幅值的影响很小；具有固体润滑涂层的滚道接触面，在与滚珠发生接触时，涂层发生弹性变形，接触面积增大，接触应力减小，可以有效地保护轴承。

关键词：固体润滑；滚动轴承；动态接触；有限元分析。