双列调心滚子轴承动态性能研究

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双列调心滚子轴承具有较高的承载能力、抗冲击性和良好的自调心性能,广泛应用于直升机主旋翼驱动中的主减速齿轮传动装置以及涡轮螺旋飞机燃气轮机引擎中。双列调心滚子轴承在工作中因为设计不合理或者工况选择不当而发生偏转,造成轴承内部间隙不足,影响其自动调心性,导致轴承受力不均匀,一侧滚子与内外滚道发生挤压,致使轴承局部受载过大,摩擦加剧,轴承工作表面产生裂纹,使轴承过早磨损甚至疲劳断裂,导致轴承早期失效。因此,分析双列调心滚子轴承的动态性能显得尤为重要。  本文基于滚动轴承动力学、赫兹接触理论及弹性流体动力润滑理论,考虑滚子与滚道间相互作用、滚子与保持架间的碰撞、滚子与套圈的偏斜以及润滑剂流变特性引起的拖动力等因素,建立了双列调心滚子轴承动力学分析模型。  以某一型号双列调心滚子轴承为例,分析不同结构参数与工况条件对双列调心滚子轴承动态性能的影响,并进行了试验验证。得出主要结论如下:(1)较大的外滚道密合度与较小的内滚道密合度有利于降低轴承的摩擦力矩。(2)保持架兜孔曲率半径对轴承摩擦力矩影响较小;适当增大保持架的引导间隙有利于降低轴承的摩擦力矩;保持架兜孔间隙对轴承摩擦力矩影响较小,存在一个合理的保持架兜孔间隙使轴承摩擦力矩最小;在满足轴承疲劳寿命要求的前提下适当选取较大的径向游隙有利于轴承摩擦力矩的降低。(3)适当的径向载荷,本文径向载荷为15000N时,可以有效减少滚子打滑,降低轴承功率损失;适当增大轴承转速有利于形成完全弹流油膜,从而减少因干摩擦引起的能量损失。(4)轴承动态刚度随着轴承内、外滚道密合度的增大而增大,本文外滚道密合度从0.94增大到0.97时轴承动刚度缓慢增大,当外滚道密合度超过0.97时,轴承动刚度迅速增大;内滚道密合度较小时,随着内滚道密合度的增大轴承动刚度缓慢增大,当内滚道密合度增大到0.98时,轴承动刚度迅速增大。(5)保持架引导间隙对轴承动态刚度的影响较小;径向游隙增大时轴承动态刚度降低;适当增加滚子个数可增大轴承动态刚度。(6)本文中径向载荷小于5000N时,轴承的承载区域很小,赫兹接触变形大,轴承动刚度随着径向载荷的增大而减小;当轴承径向载荷继续增大时,轴承受载滚子的个数增多,赫兹接触变形小,轴承动刚度增大;轴承动态刚度随轴承转速的增大呈现缓慢降低的趋势。(7)滚子倾斜角、歪斜角随轴承滚子个数、内外滚道密合度的增大而减小,随保持架兜孔间隙、轴承径向游隙的增大而增大。(8)适当较大的保持架引导间隙可以减小滚子倾斜角,且存在一个最佳的引导间隙使滚子歪斜角最小。
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