角接触球轴承安装预紧对转子动力学性能影响

发布时间：2016-06-18 05:05

角接触球轴承在预紧安装过程中，将会改变其受状态，改变其动力学化能，进而改变所支承的整个转子的动力学性能。通过查阅国内外相关文献发现：虽然对滚动轴承预紧进行了大量的研究，但局限于轴承特性的研究，尚未深入地将研究成果引入轴承－转子系统动力学；但虽然轴承－转子系统动力学也己进行了大量的研究，但发现很少人对预紧力对轴承－转子动力学性能的影响进行系统全面的分析研究，或者只是进行一些局部的研究，而研究预紧力对轴承－转子系统振动性能的影响文献更是少之又少。鉴于此，本文以角接触究轴承支承的转子系统为研究对象，研究烦紧对其动力性能的影响。首先在赫兹接触理论和滚动轴承拟静力学分析理论基础上，建立轴承受力模型，得到预紧量与滚动体、整个轴承受力变形的关系；在预紧量与轴承受为变形关系的基础上通过理论推导，建立预紧量与轴承刚度的关系模型；在此基础上，通过解析法求解Jeffcott转子动力学性能，研究预紧量对Jeffcott转子系统动力学性能的影响；最后通过具体的算例，利用传递矩阵法，进－步研究验化预紧结对系统动力性能如振幅、临界转速等性能的影响规律。

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第2章考虑几何误差的角接触球轴承预紧分析

2．1理论基础

Hertz弹性接触理论是计算滚动轴承受力变形、研究滚动轴承力学性能的基础。本章将基于赫兹弹性接触理论对角接触球轴承开展接触力学特性的研究。角接触球轴承内部的力学问题属于点接触问题。通过微分几何可知，任意一个光滑曲面上的任意一点都将存在两个相互正交的主曲率平面。因此对于两光滑弹性体在点接触、曲率平面两两共面的情况，

2．2角接触球轴承力学建模

在实际加工制造过程中，角接触滚动轴承的滚动体和内外滚道都是有误差的，为了便于分析，引入下假设；1）滚子的尺寸误差仅为直径变大或变小，仍然保持球形；2）内、外滚道将划分为与滚子个数相等的区域，同一区域尺寸误差相同，不同区域尺寸误差随机。基于以上假设，只要将含误差参数的实际尺寸带入不考虑轴承误差的理论尺寸，便可通过本章建立的不考虑轴承误差的理论方法计算出含误差的轴承受力变形。对考虑轴承误差的分析是通过一个随机函数，使滚动体、内、外滚道曲率半径尺寸在给定的公差范围内产生随机变化。该随机函数是在［－1，1］产生均值为0，方差为1的一组数，当它乘以公差加上基本尺寸便可以在公差范围内生成一组随机尺寸。本文所采用的滚动体、内外滚道尺寸如2．6所示。

第3章角接触球轴承刚度计算方法.........37

3．1前言.........37
3．2角接触球轴承刚度计算方法.........37
3．3算例研究.........38
第4章角接触滚动轴承支承的Jeffcott转子振动性能44
4．1引言.........44
4．2滚动轴承－转子系统力学分析.........44
4．3算例分析.........47
4． 4本章小结.........53
第5章角接触球轴承支承的转子振动性能算例分析.........54
5．1引言.........54
5．2传递矩阵法.........55
5．3算例分析...........59

第5章角接触球轴承支承的转子振动性能算例分析

5．1引言

上一章解析了Jeffcott转子系统振动性能可通过解析法精确求解。但是在实际转子振动问题上，解析法精确求解存在极大的局限性。因此，具有良好精度的数值求解方法己成为求解工程实际问题的重要途径。传递矩阵法便是具有足够精度的数值求解方法。本章将采用传递矩阵的方法，以Jeffcott转子和某个复杂的角接触球轴承－转子系统为对象，深入研究在考虑滚动轴承滚动体、滚道误差的情况下，轴承预紧量对转子系统临界转速和不平衡响应的影响规律。

5．2传递矩阵法

传递矩阵法是将轴系分为圆盘、轴段和支承等若干单元，通过达朗伯原理建立各个单元两端截面状态向量么间的传递关系，利用连续条件求得转子任一截面与起始截面状态向量么间的传递关系，设定边界条件，便可得到转子系统的各阶临界转速；给定转子转速下，求解转子在不平衡质量激励下的振动、转子的不平衡响应。以图5．1表示的滚动轴承－转子系统说明上述过程。首先将转子及安装的叶轮等效为已跟变直径轴（如图5．1（ｂ）所示），再对其离散化，得到若干个不计厚度的圆盘和不计质量的轴段（如图5．1（ｃ）所示）。每个圆盘与其右边轴段组成一个单元，此单元具有一定的刚度和阻尼

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第6章研究结论与展望

本文以安装角接触球轴承的转子为研究对象，从对角接触滚动球轴承的力学分析出发，利用有关力学知识，研究了角接触球袖承安装预紧对轴承受力和变形的影响规律，在此基础上研究了角接触滚动轴承预紧对所支承的转子动力学性能的影响。主要研究内容和结论如下；（1）建立了考虑滚子、滚道尺寸误差和预紧量时角接触球轴承的为学模型。利用Hertz接触弹性变形公式和角接触球轴承的受力分析，建立了单个滚子受力变形、滚动轴承整体受为变形、轴承承载区范围与预紧量关系的数学表达式，并在此基础上给出了考虑滚子、渡道尺寸误差，保证轴承滚子与内、外滚道全接触时的最小轴向预紧量的计算公式；并利用该模型和一个计算实例，研究了轴承误差、预紧量对轴承力学、动为学性能的影响规律，并进行了深入分析。（2）建立了考虑滚子、滚道尺寸误差和预紧量时角接触球轴承刚度计算模型。依据刚度的定义，建立了包含预紧量的角接触球轴承径向、轴向刚度计算模型；在此基础上建立预紧量与轴承刚度的关系计算模型；并通过一具体算例，计算了一系列规律性曲线，，深入研究了轴承误差、预紧量对轴承径向、轴向刚度的影响规律。

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参考文献（略）

本文编号：58539