留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

计入轴承工作条件的轴-轴承系统动力学行为分析

杨国太 何芝仙 时培成

杨国太, 何芝仙, 时培成. 计入轴承工作条件的轴-轴承系统动力学行为分析[J]. 机械科学与技术, 2018, 37(12): 1920-1927. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180229
引用本文: 杨国太, 何芝仙, 时培成. 计入轴承工作条件的轴-轴承系统动力学行为分析[J]. 机械科学与技术, 2018, 37(12): 1920-1927. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180229
Yang Guotai, He Zhixian, Shi Peicheng. Analyzing Dynamic Behavior of Shaft-Groove Ball Bearing System with its Working Conditions Considered[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(12): 1920-1927. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180229
Citation: Yang Guotai, He Zhixian, Shi Peicheng. Analyzing Dynamic Behavior of Shaft-Groove Ball Bearing System with its Working Conditions Considered[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(12): 1920-1927. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180229

计入轴承工作条件的轴-轴承系统动力学行为分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180229
基金项目: 

安徽省教育厅重点项目 KJ2014A022

国家自然科学基金项目 51575001

详细信息
    作者简介:

    杨国太(1962-), 副教授, 研究方向为机械设计, 904182485@qq.com

  • 中图分类号: TH113.1

Analyzing Dynamic Behavior of Shaft-Groove Ball Bearing System with its Working Conditions Considered

  • 摘要: 以轴-深沟球轴承系统为研究对象,在揭示深沟球轴承反力与轴颈中心位移之间关系的基础上,采用ADAMS动力学仿真软件研究轴-轴承系统的动力学行为,着重讨论了深沟球轴承轴向力、滚动体离心力以及轴承径向间隙等因素对轴-轴承系统动力学行为的影响。结果表明:轴向力作用对轴承起预紧作用,改变了轴-轴承系统的幅频特性,轴承轴颈中心径向位移与轴向力关系为非线性减函数关系;轴承转速增加,滚动体离心力增加,轴承支承刚度下降,轴承轴颈中心径向位移响应峰值增加;轴承间隙与轴承轴颈中心径向位移响应峰值为近似线性关系。
  • 图  1  滚动体受力图

    图  2  q个滚动体变形几何关系

    图  3  径向、轴向位移与轴承径向反力关系

    图  4  径向、轴向位移与轴承轴向反力关系

    图  5  径向、轴向位移与轴承反力矩关系

    图  6  轴承转速与滚动体离心力、轴承反力关系

    图  7  ADAMS动力学仿真模型

    图  8  不同转速时轴承中心幅频特性

    图  9  不同轴向力作用时轴承中心幅频特性

    图  10  轴承1轴颈中心位移响应

    图  11  轴承1轴承反力与反力矩

    图  12  n=3 000 r/min时轴承1轴颈中心位移响应

    图  13  n=3 000 r/min时轴承1轴承反力与反力矩

    图  14  2阶共振时轴颈中心位移响应

    图  15  非共振时轴颈中心位移响应

    图  16  非共振时轴承反力与反力矩

    图  17  轴承1轴承间隙与径向位移响应峰值关系

    图  18  轴向力与径向位移响应峰值关系

    图  19  轴承转速与径向位移响应峰值关系

  • [1] 何芝仙, 蔡高峰, 干洪.变载荷作用下轴-滚动轴承系统动力学仿真[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2008, 32(6):1173-1176 doi: 10.3963/j.issn.2095-3844.2008.06.052

    He Z X, Cai G F, Gan H. Simulation on dynamic problem for the shaft-rolling bearings system on variable loading[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering), 2008, 32(6):1173-1176(in Chinese) doi: 10.3963/j.issn.2095-3844.2008.06.052
    [2] 何芝仙, 干洪.计入轴承间隙时轴-滚动轴承系统动力学行为研究[J].振动与冲击, 2009, 28(9):120-124 doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2009.09.026

    He Z X, Gan H. Dynamic behavior of a shaft-rolling bearing system with clearance[J]. Journal of Vibration and Shock, 2009, 28(9):120-124(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2009.09.026
    [3] Shabaneh N, Student G, Zu J W. Nonlinear dynamic analysis of a rotor shaft system with viscoelastically supported bearings[J]. ASME, 2003, 125(3):290-298 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094114X99000786
    [4] Wang Y C, Lin F Y, Jiang H Z, et al. Investigation on frictional characteristic of deep-groove ball bearings subjected to radial loads[J]. Advances in Mechanical Engineering, 2015, 7(7):1-12 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=Doaj000004712709
    [5] 何芝仙, 刘喆.滚动轴承支承刚度计算[J].机械设计, 2016, 33(9):46-50 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20162016111800057219

    He Z X, Liu Z. Supporting stiffness calculation of the rolling bearing[J]. Journal of Machine Design, 2016, 33(9):46-50 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=QKC20162016111800057219
    [6] Metsebo J, Upadhyay N, Kankar P K, et al. Modelling of a rotor-ball bearings system using Timoshenko beam and effects of rotating shaft on their dynamics[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2016, 30(12):5339-5350 doi: 10.1007/s12206-016-1101-x
    [7] 林腾蛟, 荣崎, 李润方, 等.深沟球轴承运转过程动态特性有限元分析[J].振动与冲击, 2009, 28(1):118-122 doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2009.01.028

    Lin T J, Rong Q, Li R F, et al. Finite element analysis of dynamic characteristic in motion process for deep-groove ball bearing[J]. Journal of Vibration and Shock, 2009, 28(1):118-200(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1000-3835.2009.01.028
    [8] Tang Z P, Sun J P. The contact analysis for deep groove ball bearing based on ANSYS[J]. Procedia Engineering, 2011, 23:423-428 doi: 10.1016/j.proeng.2011.11.2524
    [9] Yang L, Deng S, Li H X. Numerical analysis of loaded stress and central displacement of deep groove ball bearing[J]. Journal of Central South University, 2016, 23(10):2542-2549 doi: 10.1007/s11771-016-3315-6
    [10] Harris T A, Kotzalas M N.滚动轴承分析-第1卷: 轴承技术的基本概念[M].罗继伟, 马伟, 译.北京: 机械工业出版社, 2013

    Harris T A, Kotzalas M N. Essential concepts of bearing technology[M]. Luo J W, Ma W, trans. Beijing: China Machine Press, 2013(in Chinese)
    [11] Gomez J L, Bourdon A, André H, et al. Modelling deep groove ball bearing localized defects inducing instantaneous angular speed variations[J]. Tribology International, 2016, 98:270-281 doi: 10.1016/j.triboint.2016.02.032
    [12] Sheng X, Li B Z, Wu Z P, et al. Calculation of ball bearing speed-varying stiffness[J]. Mechanism and Machine Theory, 2014, 81:166-180 doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.07.003
    [13] Yu G W, Su M, Xia W, et al. Vibration characteristics of deep groove ball bearing based on 4-DOF mathematical model[J]. Procedia Engineering, 2017, 174:808-814 doi: 10.1016/j.proeng.2017.01.226
    [14] Noel D, Ritou M, Furet B, et al. Complete analytical expression of the stiffness matrix of angular contact ball bearings[J]. Journal of Tribology, 2013, 135(4):041101 doi: 10.1115/1.4024109
  • 加载中
图(19)
计量
  • 文章访问数:  1296
  • HTML全文浏览量:  46
  • PDF下载量:  225
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-10
  • 刊出日期:  2018-12-05

目录

    /

    返回文章
    返回