球轴承多体接触动力学研究
发布时间：2022-01-22 06:53
考虑钢球、套圈和保持架的动态接触关系,提出了机械系统中球轴承多体动力学分析的新方法.基于套圈滚道的三角网格模型,实现了钢球和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,建立了计及润滑和Hertz接触作用的三维角接触球轴承多体接触动力学模型.运用广义-α方法计算分析了预紧力和旋转径向力作用下角接触球轴承的多体接触动力学特性,获得了球轴承的动态接触力、拖动力和运动轨迹及频谱等振动响应,并利用Gupta经典实例模型进行了实验验证.轻载中等速度下钢球的角速度以184.5rad/s-2波幅周期变化,旋滚比以0.01波幅周期变化,角加速度与动态接触载荷的频谱具有相同的56.1,112.2Hz等谐波倍频成分.中等载荷高速下保持架中心的运动轨迹呈现出以83.3Hz和200Hz双频率拟周期的平动运动.
【文章来源】：航空动力学报. 2013,28(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１角接触球轴承Ｆｉｇ．１Ａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ
航空动力学报第２８卷图２内圈滚道的有序离散点和三角网格模型Ｆｉｇ．２Ｏｒｄｅｒｅｄｄｉｓｃｒｅｔｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｏｄｅｌｏｆｉｎｎｅｒｒａｃｅｓ图３套圈滚道的三角网格法Ｆｉｇ．３Ｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｃｅｓｏｆｒｉｎｇｓ如果三角网格单元是由Ｐｗｉ，ｈｉ，Ｐｗｉ＋１，ｈｉ和Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１构成，由离散点构成矢量为ｎＡ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ，??????→ｈｉ，ｎＢ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ＋１，???????→ｈｉ（７）由右手定则和矢量差乘可以计算出每个三角网格单元的外法向矢量为ｎｓ＝ｎＡ×ｎＢ（８）忽略球轴承的结构弹性变形，考虑钢球与套圈的接触弹性变形，在套圈的中心体坐标系下，套圈滚道表面的三维坐标离散点Ｐ的位置和方向是不变的，由此构成三角网格单元的相对位置和方向也是不变的．因此，只需一次建立套圈滚道的三角网格模型，就可以得到三角网格单元的位置、方向、顶点和法向矢量等计算数据．１．３钢球和套圈的动态接触关系运转状态下球轴承实质上是存在钢球与套圈滚道表面的动态接触关系，因此本文以一定数量的三角网格单元近似地描述套圈滚道的表面轮廓，建立钢球和套圈的动态接触关系．图４、图５为钢球与内、外圈滚道的相互作用示意图．在内圈体坐标系下钢球ｊ与内圈或外圈滚道表面的三角网格单元ｓ间的相互作用关系为ｓ′ｓｉ＝ｓ′ｊｉｂ＋Ａｊｉｂｓ″ｊｓｉｂ（９ａ）ｓ′ｓｏ＝ｓ′ｊ
航空动力学报第２８卷图２内圈滚道的有序离散点和三角网格模型Ｆｉｇ．２Ｏｒｄｅｒｅｄｄｉｓｃｒｅｔｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｏｄｅｌｏｆｉｎｎｅｒｒａｃｅｓ图３套圈滚道的三角网格法Ｆｉｇ．３Ｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｃｅｓｏｆｒｉｎｇｓ如果三角网格单元是由Ｐｗｉ，ｈｉ，Ｐｗｉ＋１，ｈｉ和Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１构成，由离散点构成矢量为ｎＡ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ，??????→ｈｉ，ｎＢ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ＋１，???????→ｈｉ（７）由右手定则和矢量差乘可以计算出每个三角网格单元的外法向矢量为ｎｓ＝ｎＡ×ｎＢ（８）忽略球轴承的结构弹性变形，考虑钢球与套圈的接触弹性变形，在套圈的中心体坐标系下，套圈滚道表面的三维坐标离散点Ｐ的位置和方向是不变的，由此构成三角网格单元的相对位置和方向也是不变的．因此，只需一次建立套圈滚道的三角网格模型，就可以得到三角网格单元的位置、方向、顶点和法向矢量等计算数据．１．３钢球和套圈的动态接触关系运转状态下球轴承实质上是存在钢球与套圈滚道表面的动态接触关系，因此本文以一定数量的三角网格单元近似地描述套圈滚道的表面轮廓，建立钢球和套圈的动态接触关系．图４、图５为钢球与内、外圈滚道的相互作用示意图．在内圈体坐标系下钢球ｊ与内圈或外圈滚道表面的三角网格单元ｓ间的相互作用关系为ｓ′ｓｉ＝ｓ′ｊｉｂ＋Ａｊｉｂｓ″ｊｓｉｂ（９ａ）ｓ′ｓｏ＝ｓ′ｊ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速角接触球轴承保持架柔体动力学分析[J]. 邓四二,谢鹏飞,杨海生,高银涛. 兵工学报. 2011(05)
[2]滚动轴承保持架动力学研究进展[J]. 张建忠,马国翰. 轴承. 2011(01)
[3]基于ADAMS的双半内圈角接触球轴承动态性能分析[J]. 谢鹏飞,苏敏,姜艳红,梁晓东,邓四二. 轴承. 2010(08)
[4]轴承保持架质心运动轨迹测量[J]. 刘品,黄迪山,傅慧燕,莫远珍,张婕. 轴承. 2010(08)
[5]柔性多体系统动力学新型广义-α数值分析方法[J]. 姚廷强,迟毅林,黄亚宇. 机械工程学报. 2009(10)
[6]机床主轴-滚动轴承系统非线性动力学分析[J]. 张伟刚,高尚晗,龙新华,孟光. 振动与冲击. 2008(09)
[7]转子—滚动轴承系统非线性动力学分析[J]. 韩宝财,唐六丁,邓四二,李云龙. 噪声与振动控制. 2008(04)
[8]高速轴系球轴承—转子系统动力学的研究与发展[J]. 李松生,杨柳欣,张钢,陈晓阳,陈长江. 轴承. 2005(04)
[9]4109航空润滑油流变特性的分析及计算[J]. 王燕霜,杨伯原,王黎钦. 润滑与密封. 2005(01)
博士论文
[1]高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究[D]. 刘秀海.大连理工大学 2011
[2]球轴承多体接触动力学研究[D]. 姚廷强.昆明理工大学 2009
本文编号：3601740
【文章来源】：航空动力学报. 2013,28(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图１角接触球轴承Ｆｉｇ．１Ａｎｇｕｌａｒｃｏｎｔａｃｔｂａｌｌｂｅａｒｉｎｇ
航空动力学报第２８卷图２内圈滚道的有序离散点和三角网格模型Ｆｉｇ．２Ｏｒｄｅｒｅｄｄｉｓｃｒｅｔｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｏｄｅｌｏｆｉｎｎｅｒｒａｃｅｓ图３套圈滚道的三角网格法Ｆｉｇ．３Ｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｃｅｓｏｆｒｉｎｇｓ如果三角网格单元是由Ｐｗｉ，ｈｉ，Ｐｗｉ＋１，ｈｉ和Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１构成，由离散点构成矢量为ｎＡ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ，??????→ｈｉ，ｎＢ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ＋１，???????→ｈｉ（７）由右手定则和矢量差乘可以计算出每个三角网格单元的外法向矢量为ｎｓ＝ｎＡ×ｎＢ（８）忽略球轴承的结构弹性变形，考虑钢球与套圈的接触弹性变形，在套圈的中心体坐标系下，套圈滚道表面的三维坐标离散点Ｐ的位置和方向是不变的，由此构成三角网格单元的相对位置和方向也是不变的．因此，只需一次建立套圈滚道的三角网格模型，就可以得到三角网格单元的位置、方向、顶点和法向矢量等计算数据．１．３钢球和套圈的动态接触关系运转状态下球轴承实质上是存在钢球与套圈滚道表面的动态接触关系，因此本文以一定数量的三角网格单元近似地描述套圈滚道的表面轮廓，建立钢球和套圈的动态接触关系．图４、图５为钢球与内、外圈滚道的相互作用示意图．在内圈体坐标系下钢球ｊ与内圈或外圈滚道表面的三角网格单元ｓ间的相互作用关系为ｓ′ｓｉ＝ｓ′ｊｉｂ＋Ａｊｉｂｓ″ｊｓｉｂ（９ａ）ｓ′ｓｏ＝ｓ′ｊ
航空动力学报第２８卷图２内圈滚道的有序离散点和三角网格模型Ｆｉｇ．２Ｏｒｄｅｒｅｄｄｉｓｃｒｅｔｅｐｏｉｎｔｓａｎｄｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｏｄｅｌｏｆｉｎｎｅｒｒａｃｅｓ图３套圈滚道的三角网格法Ｆｉｇ．３Ｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒａｃｅｓｏｆｒｉｎｇｓ如果三角网格单元是由Ｐｗｉ，ｈｉ，Ｐｗｉ＋１，ｈｉ和Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１构成，由离散点构成矢量为ｎＡ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ，??????→ｈｉ，ｎＢ＝Ｐｗｉ＋１，ｈｉ＋１Ｐｗｉ＋１，???????→ｈｉ（７）由右手定则和矢量差乘可以计算出每个三角网格单元的外法向矢量为ｎｓ＝ｎＡ×ｎＢ（８）忽略球轴承的结构弹性变形，考虑钢球与套圈的接触弹性变形，在套圈的中心体坐标系下，套圈滚道表面的三维坐标离散点Ｐ的位置和方向是不变的，由此构成三角网格单元的相对位置和方向也是不变的．因此，只需一次建立套圈滚道的三角网格模型，就可以得到三角网格单元的位置、方向、顶点和法向矢量等计算数据．１．３钢球和套圈的动态接触关系运转状态下球轴承实质上是存在钢球与套圈滚道表面的动态接触关系，因此本文以一定数量的三角网格单元近似地描述套圈滚道的表面轮廓，建立钢球和套圈的动态接触关系．图４、图５为钢球与内、外圈滚道的相互作用示意图．在内圈体坐标系下钢球ｊ与内圈或外圈滚道表面的三角网格单元ｓ间的相互作用关系为ｓ′ｓｉ＝ｓ′ｊｉｂ＋Ａｊｉｂｓ″ｊｓｉｂ（９ａ）ｓ′ｓｏ＝ｓ′ｊ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速角接触球轴承保持架柔体动力学分析[J]. 邓四二,谢鹏飞,杨海生,高银涛. 兵工学报. 2011(05)
[2]滚动轴承保持架动力学研究进展[J]. 张建忠,马国翰. 轴承. 2011(01)
[3]基于ADAMS的双半内圈角接触球轴承动态性能分析[J]. 谢鹏飞,苏敏,姜艳红,梁晓东,邓四二. 轴承. 2010(08)
[4]轴承保持架质心运动轨迹测量[J]. 刘品,黄迪山,傅慧燕,莫远珍,张婕. 轴承. 2010(08)
[5]柔性多体系统动力学新型广义-α数值分析方法[J]. 姚廷强,迟毅林,黄亚宇. 机械工程学报. 2009(10)
[6]机床主轴-滚动轴承系统非线性动力学分析[J]. 张伟刚,高尚晗,龙新华,孟光. 振动与冲击. 2008(09)
[7]转子—滚动轴承系统非线性动力学分析[J]. 韩宝财,唐六丁,邓四二,李云龙. 噪声与振动控制. 2008(04)
[8]高速轴系球轴承—转子系统动力学的研究与发展[J]. 李松生,杨柳欣,张钢,陈晓阳,陈长江. 轴承. 2005(04)
[9]4109航空润滑油流变特性的分析及计算[J]. 王燕霜,杨伯原,王黎钦. 润滑与密封. 2005(01)
博士论文
[1]高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究[D]. 刘秀海.大连理工大学 2011
[2]球轴承多体接触动力学研究[D]. 姚廷强.昆明理工大学 2009
本文编号：3601740
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