發(fā)布時間：2020-10-30 16:06

　　 滾動軸承是關鍵基礎零件，它直接影響主機的性能與壽命。滾動軸承的打滑，不僅會加速滾動軸承的磨損，破壞滾動軸承的旋轉(zhuǎn)精度，產(chǎn)生異常振動和噪聲，而且會造成滾動軸承的劃傷和潤滑油溫度的升高，導致油膜破損，嚴重影響滾動軸承的性能和壽命。由于滾動軸承內(nèi)部接觸關系與運動關系的復雜性，尤其是考慮滾動體載荷和速度變化的打滑機理，軸承與軸承座耦合的聲振計算方法等未得到很好解決，制約了高精度、低噪聲和長壽命滾動軸承的研發(fā)。目前，關于滾動軸承打滑的動力學模型及算法，打滑對滾動軸承壽命和振動噪聲的影響規(guī)律等，已成為該領域的關鍵共性科學問題，亟待予以解決。因此，開展?jié)L動軸承打滑機理、動力學模型和聲振耦合計算方法的研究，具有重要的理論意義和實際工程價值。 本論文主要圍繞滾動體打滑原因，滾動體進入承載區(qū)打滑動力學模型及咬入打滑特性，加速工況滾動軸承打滑動力學模型及打滑特性，打滑對滾動軸承振動特性的影響，軸承聲振耦合模型及打滑對軸承噪聲的影響等方面展開研究。論文的主要工作如下： ①在滾動體打滑原因及打滑對軸承影響分析的基礎上，綜合考慮非線性接觸、變摩擦系數(shù)、游隙及咬入角等非線性因素，建立滾動體進入承載區(qū)打滑動力學模型，研究了滾動體進入承載區(qū)的咬入打滑特性，以及軸承轉(zhuǎn)速、載荷等對滾動體打滑的影響； ②基于滾動軸承的整體接觸模型和滾動體與保持架的相互作用模型，分別推導內(nèi)圈、滾動體和保持架的運動微分方程，建立加速工況滾動軸承打滑動力學模型，通過與Harris模型計算結(jié)果及實驗結(jié)果的對比，驗證了此模型的有效性。研究了加速工況下滾動軸承的打滑特性，以及軸承載荷、內(nèi)圈角加速度等對軸承打滑特性的影響； ③綜合考慮滾動軸承時變剛度、游隙及打滑摩擦力等非線性因素，推導了滾動體非線性接觸力和打滑產(chǎn)生的摩擦力，建立了滾動軸承振動模型，獲得了滾動體打滑激勵下的軸承的振動響應，研究了滾動體進入承載區(qū)打滑狀態(tài)下軸承的振動特征； ④基于動力學模型、有限元模型和邊界元模型相耦合的方法，建立了軸承-軸承座聲振耦合模型。通過建立軸承-軸承座系統(tǒng)振動模型，獲取軸承的振動響應并以此作為軸承座振動噪聲的激勵；建立軸承座有限元模型，應用完全法對軸承座進行瞬態(tài)動力學分析，獲得軸承座的振動響應；建立軸承座的邊界元模型，將軸承座表面振動響應作為聲學分析邊界條件，采用直接邊界元法求解Helmholtz方程的邊界積分公式，獲得軸承座的噪聲輻射特性。通過軸承噪聲實驗，驗證了本文提出的軸承聲振耦合模型的正確性。基于該模型，研究了滾動體進入承載區(qū)打滑狀態(tài)下軸承的噪聲特征，為減振降噪提供了理論基礎。
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2012
【中圖分類】：TH133.33
【部分圖文】：

表 1.1 不同分析方法的比較[83]Table1.1 Comparison of the different analysis methods擬動力學分析方法 動力學分析方法方程性質(zhì)基于平衡方程的非線性代數(shù)方程組基于運動方程的微分方程組約束假定 需采用運動約束條件的假定 無需運動約束條件假定計算收斂性收斂性與彈流潤滑切向摩擦力模型有關任何彈流潤滑切向摩擦力模型均可采用時間相依性 解與時間無關 解是時間的函數(shù)運動穩(wěn)定性難以分析滾動體和保持架的運動不穩(wěn)定性可分析滾動體和保持架運動不穩(wěn)定性的全過程計算時間 用時較少 計算時間較長適用范圍可用于計算負荷分布、壽命計算、軸承剛度等可用于計算變工況下的運動不穩(wěn)定過程

圖 1.2 深溝球軸承示意圖Fig 1.2 Schematic diagram of deep groove ball bearing以深溝球軸承 6304 為研究對象，其主要參數(shù)如表 1.2 所示，軸承企業(yè)的產(chǎn)品，此軸承廣泛應用于轎車的變速箱中。軸承承受固定于軸承座上，內(nèi)圈隨轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)（角速度ωi）。表 1.2 深溝球軸承 6304 主要參數(shù)Table1.2 Main parameters of deep groove ball bearing 6304參數(shù)名稱 參數(shù)值外圈滾道半徑 Ro22.77 mm內(nèi)圈滾道半徑 Ri13.24 mm軸承節(jié)圓半徑 Rm18.00 mm滾動體半徑 Rr4.76 mm滾動體個數(shù) Nb7滾動體質(zhì)量 mr3.5 g

純滾動運動所需的條件，在此基礎上，分析破壞純滾因、打滑對滾動軸承工作性能的影響及打滑可能對滾滾動的滾動軸承運動學關系內(nèi)部的運動關系是比較復雜的，滾動體既繞自身軸線公轉(zhuǎn)，滾動體在滾動的同時還有可能伴隨一定的滑動動體的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及保持架轉(zhuǎn)速可根據(jù)運動學關系進行動關系，采用了如下假設[83]：零件為剛體，不考慮接觸變形的影響；體沿套圈滾道為純滾動，滾動體表面與內(nèi)、外圈滾道接外圈滾道對應點的速度相等；徑向游隙的影響；慮潤滑油膜的作用。
【參考文獻】

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本文編號：2862707