圆锥滚子轴承动态性能分析及优化设计

• 作 者: 闫振勇
• 出 处: 大连理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 圆锥滚子轴承 动力学模型 动态性能 优化设计 打滑

随着轨道交通、高端数控机床、航空航天等领域高端装备地迅速发展,轴承的工况条件变得越来越苛刻,轴承性能对轴承结构参数、工况条件及环境变得更加敏感,这些都对轴承的性能提出了更高的要求,其动态性能造成的轴承的失效形式也呈现多样化趋势,特别是由动态性能不佳引发的滚动轴承早期失效极大地限制装备的寿命,因此需要对滚动轴承动态性能进行深入地研究。本文以圆锥滚子轴承的动态性能为研究目标,将轴承分析理论和仿真技术相结合,建立圆锥滚子轴承的动力学仿真模型,基于此模型对轴承动态指标进行相关的分析,进而根据动态性能完成对结构参数的优化工作,为以后轴承的设计分析提供理论依据和参考。本文主要研究内容如下：(1)基于圆锥滚子轴承的结构参数和几何关系,分析了轴承内部元件间的运动关系,推导出纯滚动状态下适应于圆锥滚子轴承的运动学公式,为轴承的打滑提供了理论判据；探讨了轴承内部元件间的相互作用,得到轴承的动力学方程,为轴承的分析及优化提供理论基础。(2)根据轴承参数、约束及工况条件等建立了轴承的几何模型和物理模型。将动力学软件RecurDyn二次开发功能和轴承元件的相互作用理论相结合,编写了适应于圆锥滚子轴承接触模块的用户子程序,基于此建立起轴承动力学模型。(3)为验证动力学模型的准确性,将在不同转速和轴向载荷两种工况条件下获得的模型保持架打滑率与国外学者S.Cretu的数据进行了对比,通过对比验证了模型的可信度；并运用此模型分析了轴承转速、轴向载荷对滚子与滚道接触载荷、保持架质心轨迹动态性能的影响。(4)从滚动体打滑的角度,给出了滚子打滑的量化指标；借助RecurDyn自动优化技术,以滚子打滑率为目标,完成了对滚子长度和滚子锥角结构参数的优化设计。