高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析.docx

高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析辉1,周彦伟1,邓四二1,2,杨海生1,孟瑾1杜(11河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003;21大连理工大学机械工程学院,辽宁大连116023)摘要:高速圆柱滚子轴承的动态性能直接关系到其配套主机的工作性能和可靠性,研究轴承零件间相互作用力是对其进行瞬态动力学分析和计算机仿真的基础。在研究滚动轴承内部各元件相互运动和相互作用关系的基础上,利用滚动轴承摩擦学、弹性流体力学、润滑理论以及轴承动力学等理论,对高速圆柱滚子轴承零件的相互作用力动态特性进行了瞬态动力学解析。关键词:圆柱滚子轴承;高速轴承;作用力;动力学;分析中图分类号:TH133.33;O35112文献标识码:B文章编号:1000-3762(2005)09-0009-04TransientDynamicsAnalysisonInteractionBetweenComponentsofHighSpeedCylindricalRollerBearingsDuHui1,ZHOUYan-wei1,DENGSi-er1,2,YANGHai-sheng1,MENGJin1)1.HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,China;2.DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)Abstract:Thedynamicperformancesofthehighspeedcylindricalrollerbearingsaredirectlyrelatetotheperformancesandreliabilityofmain-machine,andthestudyontheinteractionofthebearingcomponentsisthefoundationoftransientdynam2icanalysisandcomputersimulation.Basedonthestudyonmutualmotionsandmutualactions,thetransientdynamicanalysisonthedynamicperformancesofinteractionforcesofthehighspeedcylindricalrollerbearingcomponentsismadeinthetr2ibology,elastichydrodynamics,lubricationtheoryanddynamicstheoryetc.Keywords:cylindricalrollerbearing;highspeedbearing;interaction;dynamics;analysis圆柱滚子轴承高速运转时,在滚动体、套圈、保持架之间存在着相互作用力,如接触法向力、牵引力以及摩擦力等,这些作用力不仅与相互作用主客体瞬时的相对位置、姿态有关,还与它们之间瞬时的相对速度、润滑状态等因素密切相关。这些相互作用力的结果直接影响到轴承各零件下一时刻的位置、姿态以及速度。因此,滚动轴承内部零件之间的相互作用力计算模型已成为轴承动力学分析的关键,其计算精度会影响到轴承动力学分析结果正确与否。111滚动体与滚道的法向作用力模型根据经典Hertz线接触理论,滚子与滚道间的Knδ10/9。接触载荷和接触变形存在以下关系:Q=但是在通常情况下,为了避免接触区域应力集中,滚子大都采用了一定的修缘方法,接触区域不再是理想的线接触形式。对于滚子修缘接触问题,在考虑高速圆柱滚子轴承滚子离心力的作用下,将滚子沿轴线方向切成很多小薄片,在很薄的切片上可以看成是一个理想的线接触[1-2],图1中的滚子进行了切片处理。利用经典Hertz线接触可以求出薄片上接触载荷与接触变形的关系,滚子的所有小切片上的作用力合力就是这个滚子与其他接触物体的作用力。由Palmgren[3]研究结果可知,圆柱长度L和施加载荷Q后的变形g有如下关系1轴承内部零件相互作用力的计算收稿日期:2005-05-12基金项目:国家“十五”重大科技攻关项目(HK-2002-043);河南科技大学科研基金项目(2003QN29)作者简介:杜辉(1972-),男,硕士研究生。0.9g=AQL0.8·10·《轴承》2005.№.9113滚子与保持架的作用力圆柱滚子轴承高速运行时,滚子相对保持架能自由地运动,在载荷区内滚子可能被加速,接近兜孔前部,并在保持架上产生驱动力。在载荷区外,滚子开始打滑减速,一般接近兜孔后部,在保持架上产生阻力。滚子与保持架之间不仅存在相对滑动,更兼有法向运动,在润滑油的作用下,滚子与保持架之间形成一个带挤压的弹性流体润滑运动,使得滚子与保持架之间的作用力