三瓣波滾道圓柱滾子軸承動(dòng)態(tài)性能研究.pdf

1、對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高速圓柱滾子軸承，高速、輕載工況常常會(huì)使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的打滑現(xiàn)象，造成軸承的早期失效。將圓柱滾子軸承的外滾道設(shè)計(jì)為非圓的三瓣波滾道，人為的對(duì)軸承的非承載區(qū)域施加一定的預(yù)緊力，是解決軸承輕載打滑問題的有效方法之一。目前有關(guān)三瓣波滾道圓柱滾子軸承方面的研究較少，幾乎不涉及其動(dòng)態(tài)特性方面的理論研究，而作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的關(guān)鍵支承元件，軸承的動(dòng)態(tài)性能直接影響著飛行器的安全性與可靠性，因此，對(duì)三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動(dòng)態(tài)

2、性能進(jìn)行研究是一個(gè)非常必要的課題。
　　為了研究三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動(dòng)態(tài)性能，首先需要對(duì)三瓣波滾道的結(jié)構(gòu)參數(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析。本文采用套圈預(yù)變形加工原理，利用有限元分析軟件ANSYS建立了三瓣波滾道圓柱滾子軸承的外圈分析模型，研究了理想與非理想加工條件下，三瓣波滾道的波瓣形狀變化規(guī)律，并根據(jù)分析結(jié)果建立了三瓣波滾道的波形計(jì)算模型。然后結(jié)合赫茲接觸理論與彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論，利用得到的三瓣波滾道波形，建立了三瓣波滾道圓柱滾子軸承內(nèi)部

3、各元件間的相互作用力數(shù)學(xué)模型，并基于滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)理論建立了三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動(dòng)力學(xué)微分方程組。最后利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件 ADAMS建立三瓣波滾道圓柱滾子軸承的虛擬樣機(jī)模型，采用 FORTRAN語(yǔ)言編寫軸承元件相互作用力子程序，并通過 GSTIFF變步長(zhǎng)積分算法對(duì)三瓣波滾道圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)微分方程組進(jìn)行求解，完成三瓣波滾道圓柱滾子軸承動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立。
　　本文以某型號(hào)三瓣波滾道圓柱滾子軸承為例，研究了滾道結(jié)

4、構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)與安裝方式等因素對(duì)三瓣波滾道圓柱滾子軸承的載荷分布、保持架打滑及軸承振動(dòng)性能的影響，并根據(jù)軸承使用時(shí)的壽命及打滑要求給出了三瓣波滾道結(jié)構(gòu)參數(shù)的公差設(shè)計(jì)推薦值，最后對(duì)部分仿真結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：1三瓣波滾道的波形形狀可由滾道輪廓最低點(diǎn)直徑與滾道輪廓高低點(diǎn)間差值兩個(gè)參數(shù)決定；2對(duì)于三瓣波滾道圓柱滾子軸承，隨著滾道輪廓最低點(diǎn)直徑的增加，軸承的承載區(qū)面積與最大滾動(dòng)體載荷逐漸減小，保持架打滑率與軸承額定壽命逐漸增加，軸承

5、振動(dòng)呈先減小后增大的趨勢(shì)；3隨著滾道輪廓高低點(diǎn)間差值的增加，三瓣波滾道圓柱滾子軸承的承載范圍減小，保持架打滑率、額定壽命及軸承振動(dòng)均增加；4在高速條件下，三瓣波滾道圓柱滾子軸承的載荷分布特性變化很小，保持架打滑率與軸承振動(dòng)均隨內(nèi)圈轉(zhuǎn)速的增加而增加，且增加幅度與三瓣波滾道輪廓最低點(diǎn)直徑相關(guān)；5隨著徑向載荷的增加，三瓣波滾道圓柱滾子軸承的載荷分布范圍與最大滾動(dòng)體載荷逐漸增加，保持架打滑率逐漸減小，軸承振動(dòng)呈先增大再減小然后繼續(xù)增大的趨勢(shì)；6