短時過載下圓柱滾子軸承動態(tài)特性分析.pdf

1、在火箭發(fā)動機、舵機驅(qū)動等航天器運行中，滾動軸承會出現(xiàn)短時間內(nèi)工作載荷超過額定靜載荷數(shù)倍的過載情況，其內(nèi)部較高的應(yīng)力狀態(tài)對軸承壽命有著重大的影響。在這種短時過載條件下，滾動體與內(nèi)、外圈滾道接觸部分的局部材料將發(fā)生塑性變形，軸承接觸力和變形處于一種彈塑性非赫茲接觸狀態(tài)，滾動體載荷的反復(fù)作用將導(dǎo)致塑性變形的損傷累積，在設(shè)計此類軸承時需要考慮循環(huán)彈塑性應(yīng)變導(dǎo)致的低周疲勞問題，但目前還沒有形成通用的設(shè)計理論。本文針對航天軸承的過載工況，以圓柱滾子

2、軸承為研究對象，分析圓柱滾子軸承在這種特殊工況下的動態(tài)性能，旨在為典型短時過載工況下的軸承性能分析提供理論依據(jù)，為該類軸承的工程優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。
　　本文采用數(shù)值分析法，對短時過載工況下圓柱滾子軸承進行動態(tài)性能分析。利用有限元分析軟件 ANSYS和 ANSYS/LS-DYNA建立圓柱滾子軸承非線性彈塑性接觸有限元模型，研究分析短時過載下圓柱滾子軸承在不同過載系數(shù)k(軸承徑向載荷與額定靜載荷之比)和轉(zhuǎn)速對軸承彈塑性接觸應(yīng)力應(yīng)變

3、分布、軸承振動特性以及保持架打滑率的影響；并在彈塑性力學(xué)和赫茲接觸理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了圓柱滾子軸承非線接觸彈塑性應(yīng)力應(yīng)變的計算公式。研究結(jié)果表明：過載工況下滾子端部會出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中，滾子最大切應(yīng)力的深度隨著過載系數(shù)的增大而增加；軸承各部件的最大塑性變形量隨過載系數(shù)的增加，均呈非線性增加趨勢，且在軸承運行過程中，軸承塑性變形量具有“累積效應(yīng)”；在過載工況下，軸承振動主要受到軸承塑性變形量的影響，塑性變形量越大軸承振動越劇烈；當(dāng)過載系數(shù)

4、大于1.5時，過載系數(shù)對保持架打滑率影響很小，保持架打滑率基本為0；此外，過載條件下軸承轉(zhuǎn)速對軸承的塑性變形量、振動及保持架打滑率均有較大的影響，為保證過載條件下軸承具有較好的動態(tài)特性，軸承轉(zhuǎn)速應(yīng)n3000r/min。對過載軸承進行靜壓試驗后測量其最大塑性變形量，并在S0910-A型軸承振動測量儀上完成了振動試驗，將試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果以及數(shù)值計算結(jié)果進行對比分析，結(jié)果表明：彈塑性應(yīng)力應(yīng)變計算公式適用于低過載下圓柱滾子軸承塑性變形量的