高速圆柱滚子轴承柔性保持架的动力学分析_李晌

ＩＣＳＮＳ４Ｎ１１０－０１０１４－８３／７Ｔ６Ｈ２ Ｂ轴ｅａ承ｒｉｎ ｇ２２００２２００年，Ｎ４ｏ期．４ ９－１４ ＤＯＩ：１０．１９５３３／ｊ．ｉｓｓｎ１０００－３７６２．２０２０．０４．００３
高速圆柱滚子轴承打滑分析
韩静文，王文中，赵自强
（北京理工大学 机械与车辆学院，北京 １０００８１）
摘要：在充分考虑轴承各零件柔性基础上，基于 ＡＢＡＱＵＳ建立高速圆柱滚子轴承动力学分析模型，分析了轴承 保持架、滚子的运动特性和滚子在轴承运行周期中的打滑特性，主要考虑径向载荷、内圈转速、兜孔间隙与引导 间隙比值及轴承内部摩擦因数对滚子打滑的影响。结果表明：圆柱滚子轴承在高速、轻载工况下更易发生打 滑；间隙比小时，滚子打滑程度会受到抑制；摩擦因数增大会抑制滚子打滑。 关键词：滚动轴承；圆柱滚子轴承；径向载荷；高速轴承；动力学分析；有限元分析；滑动 中图分类号：ＴＨ１３３．３３＋２；Ｏ３２２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００－３７６２（２０２０）０４－０００９－０６
收稿日期：２０１９－０５－２５；修回日期：２０１９－０９－０４ 基金项目：国家自然科学基金项目（Ｕ１６３７２０５）
钢球因 相 对 滑 动 而 产 生 的 时 变 摩 擦 力 和 摩 擦 力 矩，建立了角接触球轴承打滑动力学模型，分析了 径向载荷对打滑程度的影响；文献［５］建立了涡动 工况下轴承滚动体动力学模型，分析了外载荷、涡 动半径对轴承打滑的影响机理；文献［６］在轴承动 力学建模时 考 虑 了 保 持 架 柔 性，综 合 分 析 了 保 持 架打滑和间隙比对保持架稳定性的影响；文献［７］ 考虑球与沟道的弹流润滑效应，建立了轴承动力学分 析模型，分析了轴向载荷对球打滑的影响；文献［８］ 基于有限元 法 对 滚 子 进 行 静 力 学 分 析，得 到 了 滚 子与滚道的接触应力分布；文献 ［９］基于 ＡＮＳＹＳ 建立了深沟球轴承和角接触球轴承静力学分析模 型，分析了球轴承静态载荷分布；文献 ［１０］基于 ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ对 滚 动 轴 承 运 动 过 程 进 行 三 维数值模拟，分析了滚动体与内、外圈滚道之间接 触应力的变化；文献［１１］基于拟动力学方４

基于ADAMS的圆柱滚子轴承保持架柔性化建模及仿真分析吉博文;景敏卿;刘恒;王风涛
【期刊名称】《机械制造》
【年(卷),期】2014(052)004
【摘要】采用Pro/E对某型号圆柱滚子轴承建模后导入ADAMS中,建立了保持架为柔性体的刚柔耦合圆柱滚子轴承模型,对其进行了动力学仿真,并分析了不同工况下保持架柔性变形对其动态性能的影响,为滚动轴承的设计提供了必要的理论基础.【总页数】3页(P45-47)
【作者】吉博文;景敏卿;刘恒;王风涛
【作者单位】西安交通大学机械工程学院西安710049;西安交通大学机械工程学院西安710049;西安交通大学机械工程学院西安710049;西安交通大学机械工程学院西安710049
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33
【相关文献】
1.基于ADAMS和分形理论的轴承保持架动力学仿真分析 [J], 胡林林;徐权;易奔;郭长建;张钢
2.基于ADAMS的圆柱滚子轴承仿真分析 [J], 张风琴;杜辉;邓四二;杨海生;高银涛
3.基于Adams的高压断路器建模及合闸弹跳仿真分析 [J], 李小格;张楚仪;谢江华
4.基于Pro/E和Adams的钻削加工中心光机三维建模、动态演示及运动学仿真分
析 [J], 马庆恒;朱攀;王超;姜贵中;林琳
5.基于ADAMS的差速器建模与运动仿真分析 [J], 任志立;李浙昆
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区间可以对系统建模分析进行线性近似处理ꎬ更方便地对系统振动进行控制与优化ꎮ
关键词:鼠笼式弹性支承 圆柱滚子轴承 转子－支承系统 振动特性
中图分类号:Ｔ２３１. ９６ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００２－６８８６(２０２１)０２－００２５－０７
Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｑｕｉｒｒｅｌ ｃａｇｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ－ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｒｏｌｌｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ－ｒｏｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ
２) 外圈的能量


→
→
１
１
ｍ ｃ( ｒ ｉｎ × ｒ ｉｎ ) ＋ Ｉ ｃ ϕ２ｂ
２
２
Ｖ ｃ ＝ ｍ ｃ ｇｙ ｉｎ

Ｔｂ ＝
→
４) 保持架的能量
式中ꎬｍ ｉｎ 为滚子轴承内圈质量ꎻ ｒ ｉｎ 为内圈质心位置
标ꎮ
(７)
滚子轴承内圈、外圈质心坐标ꎮ



→
→
１
１
１
ｍ ｉｎ( ｒ ｉｎ × ｒ ｉｎ ) ＋ Ｉ ｉｎ ϕ２ｉｎ ＝ ｍ ｉｎ( ｘ２ｉｎ ＋
对该模型动力学仿真分析ꎬ分析了不同转速区域鼠笼式弹性支承－滚动轴承－转子系统振动响应的分岔特性ꎬ结果
表明:两支点的鼠笼式弹性支承－圆柱滚子轴承－单转子系统受到组合支承非线性支承力的激励作用下ꎬ呈现丰富
多样的运动周期变化ꎬ相比于高转速区域的系统振动响应ꎬ低转速区域的系统振动响应混沌现象更易出现ꎮ 高转速
于国民经济的健康和国家的安全具有很大的影响ꎮ
由于旋转机械减振需要ꎬ往往将鼠笼式弹性支承与
滚动轴承组合使用ꎮ 带有支承结构件的转子系统是
旋转机械的主要组成部分ꎬ带有组合支承结构的转

2023年第47卷第4期Journal of Mechanical Transmission新能源汽车用高速深沟球轴承保持架设计与验证于庆峰（舍弗勒贸易（上海）有限公司，上海201805）摘要高速深沟球轴承广泛应用于新能源汽车驱动电动机及减速箱中，随着新能源汽车的技术发展，对其精度、寿命和可靠性提出了更高的要求。

高速深沟球轴承失效的主要形式之一是保持架断裂。

系统分析了高速深沟球轴承中保持架的受力来源及对应状态下的应力及应变状态，发现保持架自身离心力是最大影响因素；有针对性地提出了高速保持架设计方案；采用Abaqus及CABA3D进行仿真验证，并通过了台架试验及客户装机测试。

研究对高速深沟球轴承的保持架设计、提高轴承可靠性等具有重要借鉴意义。

关键词高速深沟球轴承保持架设计离心力断裂Research and Validation of Cage Design of High Speed Deep Groove BallBearings for New Energy VehiclesYu Qingfeng（Schaeffler Trading (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201805, China）Abstract High-speed deep groove ball bearings are widely used in drive motors and reducers of new energy vehicles, and the requirements of bearing accuracy, life and reliability are getting higher and higher with development of new energy vehicles technology. One of the main failures of high speed ball bearings is cage fractures. In this study, the relationship between the cage stress and the strain is systematically analyzed, the centrifugal force of the cage itself is indicated as the biggest influencing factor, and key points of cage design are proposed. The simulation results are verified by Abaqus and CABA3D; the bench test and customer installation testing are verified. The research is important for cage design of high speed ball bearings and improving bearing reliability.Key words High speed deep groove ball bearing Cage design Centrifugal force Fracture0 引言在过去几年中，新能源汽车浪潮汹涌来袭，其销量和对燃油车的渗透率连年大幅增长，更是在2021年实现了352.1万辆销售和同比1.6倍的增长[1]，中国将在2050年以前实现传统燃油车的全面退出[2]。