三瓣波滾道圓柱滾子軸承動態(tài)性能研究.pdf

1、對于航空發(fā)動機(jī)用高速圓柱滾子軸承，高速、輕載工況常常會使軸承在運(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)計為非圓的三瓣波滾道，人為的對軸承的非承載區(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，幾乎不涉及其動態(tài)特性方面的理論研究，而作為航空發(fā)動機(jī)主軸的關(guān)鍵支承元件，軸承的動態(tài)性能直接影響著飛行器的安全性與可靠性，因此，對三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動態(tài)

2、性能進(jìn)行研究是一個非常必要的課題。
　　為了研究三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動態(tài)性能，首先需要對三瓣波滾道的結(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算模型。然后結(jié)合赫茲接觸理論與彈性流體動力潤滑理論，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，并基于滾動軸承動力學(xué)理論建立了三瓣波滾道圓柱滾子軸承的動力學(xué)微分方程組。最后利用機(jī)械系統(tǒng)動力學(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語言編寫軸承元件相互作用力子程序，并通過 GSTIFF變步長積分算法對三瓣波滾道圓柱滾子軸承動力學(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力學(xué)仿真模型的建立。
　　本文以某型號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性能的影響，并根據(jù)軸承使用時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)計推薦值，最后對部分仿真結(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)間差值兩個參數(shù)決定；2對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、振動呈先減小后增大的趨勢；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體載荷逐漸增加，保持架打滑率逐漸減小，軸承振動呈先增大再減小然后繼續(xù)增大的趨勢；6