滾動(dòng)的案例
滾動(dòng)軸承的失效分析及防治方法 附滾動(dòng)軸承的分析方法萬長森下載
滾動(dòng)軸承是運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械不可缺少的基礎(chǔ)部件之一。雖然滾動(dòng)軸承體積小成本低，可是一旦滾動(dòng)軸承失效，給運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械乃至整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備帶來的損失卻是巨大的。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，企業(yè)對滾動(dòng)軸承質(zhì)量的要求越來越高。特別是自動(dòng)化、連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)，對滾動(dòng)軸承的可靠性的要求十分嚴(yán)苛，因此如何提高滾動(dòng)軸承的可靠性已經(jīng)成為滾動(dòng)軸承生產(chǎn)廠家及使用客戶急需解決的主要問題之一。
滾動(dòng)軸承的可靠性與滾動(dòng)軸承的失效形式有著密切的關(guān)系，要提高軸承的可靠性，就必須從軸承的失效形式著手，仔細(xì)分析滾動(dòng)軸承的失效原因，才能找出解決失效的具體措施。
一.軸承的失效機(jī)理
1.接觸疲勞失效
接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效。
接觸疲勞失效常見的形式是接觸疲勞剝落。接觸疲勞剝落發(fā)生在軸承工作表面，往往伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀，如點(diǎn)狀為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落，剝落成小片狀的稱淺層剝落。由于剝落面的逐漸擴(kuò)大，會慢慢向深層擴(kuò)展，形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。
2.磨損失效
磨損失效系指表面之間的相對滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效。
持續(xù)的磨損將引起軸承零件逐漸損壞，并最終導(dǎo)致軸承尺寸精度喪失及其它問題。磨損失效是各類軸承常見的失效模式之一，按磨損形式通常可分為磨粒磨損和粘著磨損。
磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅(jiān)硬粒子或硬質(zhì)異物或金屬表面的磨屑且接觸表面相對移動(dòng)而引起的磨損，常在軸承工作表面造成犁溝狀的擦傷。
展開 滾動(dòng)軸承摩擦轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
滾動(dòng)軸承摩擦轉(zhuǎn)矩的計(jì)算
滾動(dòng)軸承內(nèi)部是通過滾動(dòng)體在滾道內(nèi)的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)減小摩擦保證機(jī)械設(shè)備良好、穩(wěn)定，精確運(yùn)轉(zhuǎn)的零件。滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候也會存在一定的摩擦，這些摩擦所產(chǎn)生的能量最終以熱量的方式散發(fā)出去，是軸承自身發(fā)熱的來源。因此，在計(jì)算軸承溫度的時(shí)候，除了考慮外界熱源的熱量傳遞，也要考慮軸承自身轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)熱。本文對滾動(dòng)軸承摩擦轉(zhuǎn)矩的計(jì)算做一個(gè)介紹，給出簡化算法。在軸承摩擦轉(zhuǎn)矩計(jì)算完成之后，就可以計(jì)算軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的熱量，從而得到軸承的計(jì)算溫度。
滾動(dòng)軸承最基本的組成部分包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈、軸承滾動(dòng)體和保持架。滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)是在滾動(dòng)體和滾道接觸表面發(fā)生的，這個(gè)滾動(dòng)摩擦是滾動(dòng)軸承區(qū)別于滑動(dòng)軸承的最重要因素。
滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，由于內(nèi)部各個(gè)零部件存在相對的運(yùn)動(dòng)和摩擦，因此也有一定的摩擦轉(zhuǎn)矩。事實(shí)上，滾動(dòng)軸承內(nèi)部的摩擦不僅僅是上述的滾動(dòng)體和滾道之間的滾動(dòng)摩擦，還有其他的組成部分。這些組成部分共同構(gòu)成滾動(dòng)軸承的摩擦學(xué)模型。相對準(zhǔn)確的滾動(dòng)軸承摩擦計(jì)算就是基于這個(gè)滾動(dòng)軸承摩擦學(xué)模型進(jìn)行的。
關(guān)于滾動(dòng)軸承的摩擦，在2003年瑞典軸承公司SKF提出了摩擦學(xué)模型，并發(fā)布在自己的軸承型錄之中。
在這個(gè)滾動(dòng)軸承摩擦模型總體是這樣的：
M=Mrr+Msl+Mdrag+Mseal
在上述的模型中：
M ：滾動(dòng)軸承的總摩擦轉(zhuǎn)矩。
Mrr：滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候的滾動(dòng)摩擦部分。主要是指滾動(dòng)體和滾道之間的滾動(dòng)摩擦。
展開 淺談穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)輪胎仿真穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)角速度的調(diào)整
輪胎的穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)仿真基于歐拉-拉格朗日變換法進(jìn)行，仿真時(shí)將輪胎的滾動(dòng)看作是穿過網(wǎng)格的材料流動(dòng)運(yùn)動(dòng)。仿真條件：標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力為0.93MPa，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷為3730kg，聲腔采用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分，輪胎滾動(dòng)線速度為60Km/h,關(guān)鍵字采用*STEADY STATE TRANSPORT，不考慮粘塑性影響并將慣性打開。
*STEP,INC=500,NLGEOM=YES,UNSYMM=YES
4: roll_tire at 60km/h
*STEADY STATE TRANSPORT,LONG TERM,INERTIA=YES
0.5, 1.0, 1E-6, 1.0
在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析時(shí)，當(dāng)輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)時(shí), 輪胎輪心的力矩M應(yīng)該為0。較小的角速度將使輪胎制動(dòng)，而較大的角速度則使輪胎驅(qū)動(dòng)。故需不斷調(diào)整ω值,使最終繞Y向的力矩M（RM2）在[-10,10]之內(nèi)，此時(shí)為穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)。
展開 【專業(yè)積累】一起認(rèn)識滾動(dòng)軸承——常用類別術(shù)語及相關(guān)知識
滾動(dòng)軸承
（一）滾動(dòng)軸承總論
1、滾動(dòng)軸承 rolling bearing
在支承負(fù)荷和彼此相對運(yùn)動(dòng)的零件間作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的軸承，它包括有滾道的零件和帶或不帶隔離或引導(dǎo)件的滾動(dòng)體組。可用于承受徑向、軸向或徑向與軸向的聯(lián)合負(fù)荷。
2、單列軸承 single row bearing
具有一列滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸承。
3、雙列軸承 double row bearing
具有兩列滾動(dòng)體的滾動(dòng)軸承。
4、多列軸承 multi-row bearing
具有多于兩列的滾動(dòng)體，承受同一方向負(fù)荷的滾動(dòng)軸承，最好是指出列數(shù)及軸承類型，例如：“四列向心圓柱滾子軸承”。
5、滿裝滾動(dòng)體軸承 full complement bearing
無保持架的軸承，每列滾動(dòng)體周向間的間隙總和小于滾動(dòng)體的直徑并盡可能小，以使軸承有良好的性能。
6、角接觸軸承 angular contact bearing
公稱接觸角大于0°而小于90°的滾動(dòng)軸承。
7、調(diào)心軸承 self-aligning bearing
一滾道是球面形的，能適應(yīng)兩滾道軸心線間的角偏差及角運(yùn)動(dòng)的軸承。
8、可分離的軸承 separable bearing
具有可分離部件的滾動(dòng)軸承。
9、不可分離軸承 non-separable bearing
在最終裝配后，軸承套圈均不能任意自由分離的滾動(dòng)軸承。
注：對于不同方法分離零件的軸承，例如有雙半套圈（02、01、08）的球軸承不另規(guī)定縮略術(shù)語。
10、英制軸承 inch bearing
原設(shè)計(jì)時(shí)外形尺寸及公差以英制單位表示的滾動(dòng)軸承。
11、開型軸承 open bearing
無防塵蓋及密封圈的滾動(dòng)軸承。
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滾動(dòng)軸承的噪聲分析
嚴(yán)格控制套圈滾道和滾動(dòng)體的圓度、波紋度、粗糙度和滾動(dòng)體的加工精度，可以顯著降低滾道噪聲。
（2）滾動(dòng)體噪聲
滾動(dòng)體噪聲是指滾動(dòng)體相對于滾動(dòng)面回轉(zhuǎn)、滑動(dòng)、摩擦及撞擊時(shí)產(chǎn)生的噪聲。該噪聲主要發(fā)生在滾動(dòng)體進(jìn)入和退出載荷區(qū)的時(shí)刻。當(dāng)軸承在承受徑向載荷的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在軸承內(nèi)存在載荷區(qū)和非載荷區(qū)。由于軸承具有一定的徑向游隙，所以非載荷區(qū)的滾動(dòng)體與內(nèi)滾道不接觸，但由于離心力的作用其可能與外圈接觸。為此，在低轉(zhuǎn)速下，當(dāng)離心力小于滾動(dòng)體自重時(shí)，滾動(dòng)體就會下落從而與內(nèi)滾道或保持架發(fā)生碰撞并激發(fā)軸承的固有振動(dòng)而引起噪聲。
滾動(dòng)體噪聲的特點(diǎn)如下∶
①使用潤滑油潤滑時(shí)不易產(chǎn)生噪聲，使用脂潤滑時(shí)容易產(chǎn)生，使用劣質(zhì)潤滑脂更易產(chǎn)生噪聲；
②常常冬季發(fā)生；
③只承受徑向載荷且徑向游隙較大時(shí)也易產(chǎn)生，實(shí)際上滾子軸承最容易產(chǎn)生滾動(dòng)嗓聲；
④在某特定范圍內(nèi)也會產(chǎn)生，并且不同尺寸的軸承其速度范圍也不同;
⑤可能是連續(xù)聲亦可能是斷續(xù)聲；
⑥該強(qiáng)迫振動(dòng)常激發(fā)外圈的二階、三階彎曲固有振動(dòng)，從而發(fā)出噪聲。
（3）保持架噪聲
保持架噪聲是軸承在旋轉(zhuǎn)過程中保持架的自由振動(dòng)以及保持架與滾動(dòng)體或套圈相撞擊而發(fā)出的。一般情況下這種噪聲是由于滾動(dòng)體和保持架、保持架與引導(dǎo)面之間的滑動(dòng)摩擦而引起的。保持架和滾動(dòng)體發(fā)生相互撞擊而發(fā)出的聲音具有周期性。當(dāng)采用滾動(dòng)體引導(dǎo)保持架時(shí)，這種運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性較為嚴(yán)重。深溝球軸承的沖壓保持架較薄，在徑向和軸向平面內(nèi)的彎曲剛度較低，整體穩(wěn)定性差，軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)就會因彎曲變形而產(chǎn)生自激振動(dòng)，從而引起"蜂鳴聲"。
展開 滾動(dòng)視差？CSS 不在話下
可以感受下 3 種不同取值的不同效果：
CodePen Demo -- bg-attachment Demo
使用 background-attachment: fixed 實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)視差
首先，我們使用 background-attachment: fixed 來實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)視差。fixed 此關(guān)鍵字表示背景相對于視口固定。即使一個(gè)元素?fù)碛?em>滾動(dòng)機(jī)制，背景也不會隨著元素的內(nèi)容滾動(dòng)。
這里的關(guān)鍵在于，即使一個(gè)元素?fù)碛?em>滾動(dòng)機(jī)制，背景也不會隨著元素的內(nèi)容滾動(dòng)。也就是說，背景圖從一開始就已經(jīng)被固定死在初始所在的位置。
展開 滾動(dòng)軸承振動(dòng)產(chǎn)生的可能原因及其特征頻率
通過前面的文章《滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)》，我們了解了滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的特征頻率，但實(shí)際上，除了這些頻率之外，還存在一些其他的頻率成分。產(chǎn)生這些復(fù)雜的振動(dòng)頻率的原因可以分兩類：第一類為外界激勵(lì)所引起的，如軸不平衡、不對中、臨界轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)共振等，這些故障（或缺陷）可以按照它們各自的特征頻率來處理；第二類是由于滾動(dòng)軸承自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及故障缺陷所引起的。通常，滾動(dòng)軸承不會僅受到一種激勵(lì)作用，更多是兩種激勵(lì)同時(shí)作用引起軸承振動(dòng)，這就使得振動(dòng)頻譜更為錯(cuò)綜復(fù)雜，對軸承的故障診斷增加難度。另一方面，除了存在各自的特征頻率成分及其諧波之外，還會存在相互調(diào)制效應(yīng)，產(chǎn)生邊頻帶。
當(dāng)軸承各元件出現(xiàn)各種故障時(shí)，《滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)》中的軸承頻率公式提供了頻率成分的理論計(jì)算，這些計(jì)算是基于這樣的假設(shè)：當(dāng)軸承各元件遭遇故障時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)理想的脈沖。對于軸承局部故障，如滑動(dòng)和點(diǎn)蝕，會產(chǎn)生短時(shí)尖的沖擊，這些沖擊將激起結(jié)構(gòu)共振，相應(yīng)的振動(dòng)通過外部安裝在軸承座上的傳感器能測量到。每次遭遇一個(gè)局部故障產(chǎn)生的沖擊，測量到的振動(dòng)信號將是按指數(shù)衰減的正弦振蕩。
1. 載荷引起的振動(dòng)
滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如受到通過軸心的軸向載荷，可以認(rèn)為各個(gè)滾動(dòng)體平均分擔(dān)，即各滾動(dòng)體受力相等。但在受到徑向載荷Fr作用時(shí)，內(nèi)圈沿徑向載荷方向會移動(dòng)一段路徑δ0，如圖1中虛線所示，此時(shí)上半圈滾動(dòng)體不受力，下半圈的各個(gè)滾動(dòng)體由于接觸點(diǎn)上的彈性變形量δi不同而承受不同的載荷Qi。處于Fr作用線最下端位置的滾動(dòng)體受力Q0最大，對應(yīng)的變形量δ0也最大。
展開 滾動(dòng)軸承故障診斷的實(shí)用技巧
滾動(dòng)軸承故障診斷的實(shí)用技巧摘要：本文主要介紹滾動(dòng)軸承區(qū)別于實(shí)驗(yàn)室診斷的生產(chǎn)實(shí)用技巧。
關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承、故障診斷、振動(dòng)分析、實(shí)用技巧
滾動(dòng)軸承在設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛，滾動(dòng)軸承狀態(tài)好壞直接關(guān)系到旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，尤其在連續(xù)性大生產(chǎn)企業(yè)，大量應(yīng)用于大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備重要部位，因此，實(shí)際生產(chǎn)中作好滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是搞好設(shè)備維修與管理的重要環(huán)節(jié)。我們經(jīng)過長期實(shí)踐與摸索，積累了一些滾動(dòng)軸承實(shí)際故障診斷的實(shí)用技巧。
一、滾動(dòng)軸承故障診斷的方式及要點(diǎn)
對滾動(dòng)軸承進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的實(shí)用方法是振動(dòng)分析。
實(shí)用中需注意選擇測點(diǎn)的位置和采集方法。要想真實(shí)準(zhǔn)確反映滾動(dòng)軸承振動(dòng)狀態(tài)，必須注意采集的信號準(zhǔn)確真實(shí)，因此要在離軸承最近的地方安排測點(diǎn)，在電機(jī)自由端一般有后風(fēng)扇罩，其測點(diǎn)選擇在風(fēng)扇罩固定螺絲有較好監(jiān)測效果。另外必須注意對振動(dòng)信號進(jìn)行多次采集和分析，綜合進(jìn)行比較。才能得到準(zhǔn)確結(jié)論。
二、滾動(dòng)軸承正常運(yùn)行的特點(diǎn)與實(shí)用診斷技巧
我們在長期生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，滾動(dòng)軸承在其使用過程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的規(guī)律性，并且重復(fù)性非常好。正常優(yōu)質(zhì)軸承在開始使用時(shí)，振動(dòng)和噪聲均比較小，但頻譜有些散亂，幅值都較小，可能是由于制造過程中的一些缺陷，如表面毛刺等所致。
運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，振動(dòng)和噪聲維持一定水平，頻譜非常單一，僅出現(xiàn)一、二倍頻。極少出現(xiàn)三倍工頻以上頻譜，軸承狀態(tài)非常穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn)定工作期。
繼續(xù)運(yùn)行后進(jìn)入使用后期，軸承振動(dòng)和噪聲開始增大，有時(shí)出現(xiàn)異音，但振動(dòng)增大的變化較緩慢，此時(shí)，軸承峭度值開始突然達(dá)到一定數(shù)值。我們認(rèn)為，此時(shí)軸承即表現(xiàn)為初期故障。
這時(shí)，就要求對該軸承進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，密切注意其變化。
展開 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組滾動(dòng)軸承振動(dòng)故障的診斷
摘要：在對某核電廠1號機(jī)組控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電源系統(tǒng)(RAM)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行常規(guī)振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)2號發(fā)電機(jī)(1RAM002GE)驅(qū)動(dòng)端滾動(dòng)軸承存在尖銳異音，且振動(dòng)水平在較短時(shí)間內(nèi)有明顯上漲。通過對振動(dòng)趨勢進(jìn)行合理跟蹤，對頻譜結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，結(jié)合滾動(dòng)軸承故障發(fā)展特點(diǎn)，成功診斷出故障原因?yàn)?em>滾動(dòng)軸承內(nèi)圈存在磨損剝落缺陷。
核電廠運(yùn)行需要電機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等大量的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備行使各類介質(zhì)輸送功能，而對于這些旋轉(zhuǎn)設(shè)備而言，滾動(dòng)軸承是非常重要且易損的元件之一。當(dāng)滾動(dòng)軸承零件表面發(fā)生損傷時(shí)，損傷的單元隨著滾動(dòng)體與內(nèi)圈、外圈之間交變力的作用，相互擠壓、磨損引起軸承較大的振動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)軸承的損傷程度及損傷零部件的不同，反映在振動(dòng)幅值和頻譜特征上也不盡相同。因此，核電廠運(yùn)行維護(hù)人員可以通過跟蹤滾動(dòng)軸承振動(dòng)變化趨勢，識別特征頻率，來判斷滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障診斷的目的。
1、滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)及振動(dòng)特征
典型的滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)如圖1，由滾動(dòng)體、保持架、外圈、內(nèi)圈四個(gè)結(jié)構(gòu)部件組成。通常外圈裝配在軸承座上，內(nèi)圈裝配在軸頸上，外圈固定，而內(nèi)圈隨軸頸旋轉(zhuǎn)。根據(jù)滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)不同，滾動(dòng)軸承可分為深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等，可根據(jù)載荷的不同應(yīng)用于不同安裝場景。
滾動(dòng)軸承的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了，各結(jié)構(gòu)件在運(yùn)行過程中經(jīng)常會承受交變載荷。即使正常安裝且合理維護(hù)的軸承，在運(yùn)行一段時(shí)間后，也可能會出現(xiàn)疲勞剝落或表面磨損等各種形式的缺陷。
由于軸承的旋轉(zhuǎn)特性，當(dāng)某個(gè)結(jié)構(gòu)件發(fā)生缺陷后，會在振動(dòng)頻譜上產(chǎn)生表征該結(jié)構(gòu)件缺陷的特征頻率分量。各結(jié)構(gòu)件的特征頻率計(jì)算公式見表1。
在實(shí)際的滾動(dòng)軸承故障診斷中，診斷工程師通過振動(dòng)分析診斷儀器，分析識別滾動(dòng)軸承的實(shí)際振動(dòng)頻率并與計(jì)算的特征頻率進(jìn)行對比分析。
展開 滾動(dòng)軸承的運(yùn)動(dòng)學(xué)(特征頻率與階次)
從這個(gè)表中可以看出，保持架的旋轉(zhuǎn)頻率FTF最小，然后是滾動(dòng)體的自轉(zhuǎn)頻率BSF和滾動(dòng)體通過外圈的頻率BPFO，最大的是滾動(dòng)體通過內(nèi)圈的頻率BPFI（即FTF<BSF<BPFO<BPFI）。由于階次獨(dú)立于轉(zhuǎn)速，因此，在不同的轉(zhuǎn)速下，階次始終是相同的，因此，各個(gè)轉(zhuǎn)速下的階次都相同，如表3最后一行所示。
學(xué)術(shù)分享 | 用于定量分析的外圈故障滾動(dòng)軸承的振動(dòng)響應(yīng)機(jī)理
該模型是基于以下假設(shè)建立的:
（1）采用集中質(zhì)量法，忽略轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和軸承滾道表面波紋度的影響；
（2）假設(shè)除了局部誤差之外，在運(yùn)動(dòng)接觸面上不存在其他幾何誤差，滾動(dòng)體與滾道之間的彈性接觸滿足赫茲理論；
（3）所有的阻尼都是線性的。
圖1 滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)模型
基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識，列出動(dòng)力學(xué)微分方程如下：
2、具有局部外圈故障的滾動(dòng)軸承模型
在正常的滾動(dòng)元件軸承系統(tǒng)中，內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)軸固定在一起并與其一起旋轉(zhuǎn)，而外圈通常固定在軸承座上，滾珠在滾道上進(jìn)行純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在滾動(dòng)軸承運(yùn)行期間，滾道根據(jù)徑向載荷的范圍被分成軸承區(qū)和非軸承區(qū)。進(jìn)入軸承區(qū)的滾珠變形，產(chǎn)生不同的彈性振動(dòng)。
第j個(gè)滾動(dòng)體的總變形是內(nèi)圈和外圈之間相對位移的函數(shù)，第j個(gè)滾動(dòng)體的角位置和軸承間隙c，由以下等式表示:
只有當(dāng)球位于軸承區(qū)時(shí)，球才會變形，從而產(chǎn)生接觸力。因此，引入一個(gè)開關(guān)函數(shù)γj如下:
第j個(gè)滾動(dòng)體的角位置?j是一個(gè)關(guān)于周期dt、軸承保持架初始角位置?0和軸承保持架角速度ωc的函數(shù)。?j和ωc定義如下:
根據(jù)赫茲接觸理論，第j個(gè)滾珠和滾道之間的接觸力由下式給出:
根據(jù)上述等式，軸承在x和y方向上的總非線性接觸力分別為:
圖2為外圈故障的模型及其幾何關(guān)系。
圖2 外圈的缺陷描述
當(dāng)球移過局部缺陷的位置時(shí)，球釋放變形。
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新型滾動(dòng)式關(guān)節(jié)軸承的研制
圖1 滾動(dòng)式關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)示意
1.主體 2.軸銷 3.沖壓外圈滾針軸承 4.保持架 5.安裝軸
圖2 保持架
2 新型軸承工作原理
新型軸承的工作方式為擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)原理為主體通過螺釘與固定部件（如底座）聯(lián)接在一起，安裝軸相對于主體可在一定范圍內(nèi)任意擺動(dòng)，其擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)可分單軸擺動(dòng)及雙軸擺動(dòng)。如圖3所示，當(dāng)安裝軸繞著X軸在YOZ平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，X軸上兩個(gè)滾針軸承滾動(dòng)，Y軸上兩個(gè)軸承靜止，保持架相當(dāng)于主體靜止；當(dāng)安裝軸繞著Y軸在XOZ平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，Y軸上兩個(gè)滾針軸承滾動(dòng)，X軸上兩個(gè)軸承靜止，保持架與安裝軸相對靜止，保持架與安裝軸同時(shí)繞著Y軸擺動(dòng)。以上兩種情況稱為單軸擺動(dòng)，擺動(dòng)時(shí)只有X軸或者Y軸上的軸承單獨(dú)滾動(dòng)。
圖3 單軸擺動(dòng)示意
1.主體 2.保持架 3.安裝軸
如圖4所示，當(dāng)安裝軸繞著X、Y軸以外的任意軸在任意平面內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，X軸及Y軸上4個(gè)滾針軸承同時(shí)發(fā)生相應(yīng)的滾動(dòng)，保持架與安裝軸分別相對于主體發(fā)生相應(yīng)的擺動(dòng)。以上情況稱為雙軸擺動(dòng)，擺動(dòng)時(shí)X軸或及Y軸上的軸承同時(shí)滾動(dòng)。
展開 滾動(dòng)輪胎模態(tài)仿真 ￥10
滾動(dòng)輪胎模態(tài)仿真實(shí)際上是在輪荷加載的基礎(chǔ)之上的重啟動(dòng)分析。輪胎在穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)過程中,會受到預(yù)加載荷、慣性力以及輪胎和地面的摩擦力的影響,這些力會對整個(gè)系統(tǒng)的剛度矩陣和阻尼矩陣產(chǎn)生影響,導(dǎo)致非對稱性。故不能采用常規(guī)方法對動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行解耦,必須用復(fù)模態(tài)來解耦,所以滾動(dòng)輪胎的模態(tài)仿真其實(shí)是復(fù)模態(tài)的的提取。
在abaqus的穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)中,輪胎實(shí)際上是不滾動(dòng)的,只是內(nèi)部材料的流動(dòng)（歐拉-拉格朗日法）。在提取復(fù)模態(tài)之前,必須保證輪胎滾動(dòng)的轉(zhuǎn)速和線速度相匹配，故需先進(jìn)行roll tire仿真調(diào)試：
roll tire計(jì)算中，先給定輪胎線速度、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度然后提取輪胎輪心的力矩M,當(dāng)輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)的時(shí)候, 輪胎輪心的力矩M應(yīng)該為0。在實(shí)際操作中,需要不斷的調(diào)節(jié)定義的ω值,使最終繞Y向的力矩M在[-10,10]之內(nèi)。
進(jìn)行roll tire計(jì)算時(shí)，首先進(jìn)行step1二維輪胎充氣仿真計(jì)算，然后進(jìn)行step2rev旋轉(zhuǎn)3D輪胎生成及輪荷加載計(jì)算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行Free roll計(jì)算Inp文件的編寫，進(jìn)行計(jì)算，查看輪胎輪心的力矩M判斷輪胎是否處于穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)。下圖為step1.inp以及step2rev.inp運(yùn)行結(jié)果圖：
展開 基于滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)微型制冷系統(tǒng)的研究進(jìn)展分析
3 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀與展望
3.1 微型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)
微型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的工作原理是依靠氣缸中的偏心圓筒轉(zhuǎn)子滾動(dòng)改變腔室的容積從而產(chǎn)生壓力差將低壓氣體很好地壓縮為高壓氣體。微型滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)以其工作穩(wěn)定、體積小、噪聲低等優(yōu)勢在壓縮機(jī)領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。近年來制冷行業(yè)正在向集成化高性能化發(fā)展，作為制冷系統(tǒng)的核心部分，壓縮機(jī)正是未來研究的關(guān)鍵所在，所以本文對近年來的壓縮機(jī)研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行總結(jié)。
3.1.1 基本零部件設(shè)計(jì)與方法
岳向吉等基于流體力學(xué)的計(jì)算算法，對滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)繪制，模擬載荷在壓縮機(jī)內(nèi)的傳遞與變化。結(jié)果表明：導(dǎo)致壓縮機(jī)與相連接的氣液分離器內(nèi)外壓力差的原因，主要是排氣彎管內(nèi)工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)動(dòng)能與勢能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)產(chǎn)生損失。為減少能量傳遞過程中的損耗，對氣液分離器內(nèi)壓進(jìn)行了仿真模擬，如圖4為氣液分離器內(nèi)的壓力分布。目前試驗(yàn)結(jié)果停留在理論分析，還需結(jié)合具體工程實(shí)踐加以完善。
圖4 氣液分離器內(nèi)的壓力分布圖
以滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)性能分析為方向，胡余生等對滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)整機(jī)采用了基于CFD的PumpLinx瞬態(tài)模擬仿真，得到了壓縮機(jī)的工作流量、排氣溫度、工作壓力、COP以及閥門磨損情況等。經(jīng)過對比研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好，如圖5所示為滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)模型，該模擬仿真結(jié)果為了解滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)內(nèi)部工作情況與未來零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。
展開 Marc模擬汽車輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)的方法
輪胎變形圖
進(jìn)一步模擬輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析。
Marc提供了用于進(jìn)行輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)分析的功能，可以模擬在一定的載荷工況下，例如摩擦力或力矩、轉(zhuǎn)速的調(diào)整等。Marc可以包含多個(gè)穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)工況的順序模擬，例如在一定的滾動(dòng)速度下運(yùn)行之后考慮一定力矩下滾動(dòng)速度的調(diào)整等。或者本例中模擬的滾動(dòng)速度從某一水平上升到另一個(gè)水平。Marc專用的前后處理工具M(jìn)entat中提供了滾動(dòng)速度定義方法、摩擦力定義方法、力矩定義方法的定義菜單。采用滾動(dòng)速度方法時(shí)，可以指定輪胎滾動(dòng)速度、回轉(zhuǎn)速度、路面移動(dòng)速度。在Mentat中選擇分析工況定義loadcases，其中的Steady State Rolling部分可以定義輪胎的滾動(dòng)角速度Spinning Velocity（cycle/time），輪胎的回轉(zhuǎn)速度Cornerring Velocity，路面移動(dòng)速度（例如：mm/sec）Ground Velocity；如下圖所示模擬輪胎的轉(zhuǎn)速從13.1cycle/sec上升到15.2cycle/sec。
定義輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)的菜單
在Job中可以定義輪胎的滾動(dòng)軸（Axis Of Rotation）和回轉(zhuǎn)軸（Axis Of Cornering），具體如下圖所示：
定義輪胎穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)中心和滾動(dòng)軸的菜單
在上述工況下，模擬輪胎的穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)狀態(tài)下輪胎不同轉(zhuǎn)速下的法向力分布、摩擦力等。
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