42crmo鋼具有良好的淬硬性,被廣泛用做轉(zhuǎn)盤(pán)軸承套圈材料。首先對(duì)42crmo鋼采取不同熱處理工藝進(jìn)行表面感應(yīng)淬火,以獲得不同的淬硬層深度;然后通過(guò)電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓痕試驗(yàn);最后對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。研究發(fā)現(xiàn):決定轉(zhuǎn)盤(pán)軸承許用接觸應(yīng)力的因素除了材料的機(jī)械性能外,還包括材料熱處理后的表面硬度、淬硬層深度以及軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素。

根據(jù)滾子接觸受力和變形的關(guān)系,推出交叉滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承承受力矩的計(jì)算表達(dá)式。在誤差允許范圍內(nèi),通過(guò)積分簡(jiǎn)化解出力矩計(jì)算的解析解。在軸承承受力矩和軸向力聯(lián)合載荷的情況下,給出靜軸向載荷—力矩圖。整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化了原交叉滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的靜載荷受力分析。

剛度是滾動(dòng)軸承的一項(xiàng)重要性能。以hertz彈性接觸理論為基礎(chǔ),采用數(shù)值方法計(jì)算了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承在單一和復(fù)合載荷下的剛度,此法比傳統(tǒng)的算法求解精度高。首先,建立了單排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的靜力學(xué)模型,然后導(dǎo)出了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的剛度計(jì)算公式,開(kāi)發(fā)了計(jì)算程序并進(jìn)行求解。最后用實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算分析,得出了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承在不同載荷下的剛度,并分析了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)剛度的影響。

首先對(duì)四點(diǎn)接觸轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的受力變形的幾何關(guān)系進(jìn)行分析,從而可計(jì)算出較準(zhǔn)確的受力與軸承變形、接觸角變化的關(guān)系,為獲得轉(zhuǎn)盤(pán)軸承準(zhǔn)確受力變形關(guān)系提供了依據(jù)。介紹了程序求解過(guò)程。最后進(jìn)行實(shí)例分析計(jì)算。

滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)盤(pán)軸承

介紹某型號(hào)四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承外圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料特性和精度要求,分析并制訂了外圈磨削加工工藝流程,經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn),產(chǎn)品滿足了客戶需求。

變槳軸承和偏航軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件之一,通常采用單排或雙排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承,運(yùn)用赫茲彈性接觸理論,建立了雙排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承力學(xué)模型,推導(dǎo)了基于聯(lián)合載荷(軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩)作用下的軸承載荷分布計(jì)算公式,并運(yùn)用數(shù)值迭代方法進(jìn)行求解,最后以某兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙排四點(diǎn)接觸球變槳軸承為例,應(yīng)用該模型進(jìn)行了轉(zhuǎn)盤(pán)載荷分布的數(shù)值計(jì)算和分析,初步說(shuō)明該模型的合理性,為風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)盤(pán)軸承設(shè)計(jì)和選型提供了可靠地理論依據(jù)。

四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的載荷分布是其性能分析的重要內(nèi)容。基于abaqus軟件,首先建立單個(gè)鋼球—滾道接觸模型,分析了初始接觸角及溝曲率半徑因數(shù)對(duì)軸承軸向承載能力的影響;然后建立聯(lián)合載荷作用下軸承的整體模型,分析了套圈壁厚、游隙及鋼球數(shù)量對(duì)軸承載荷分布的影響。研究結(jié)果表明:在保證套圈壁厚的情況下,適當(dāng)?shù)呢?fù)游隙及增大鋼球數(shù)量可使軸承的載荷分布合理,并提高其承載能力。

正確建立滾動(dòng)體的載荷分布方程方可準(zhǔn)確計(jì)算單排四點(diǎn)角接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承承載最大的滾動(dòng)體所承受的載荷,準(zhǔn)確繪制其承載曲線,為轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的設(shè)計(jì)與選型提供翔實(shí)的理論依據(jù)。建立了單排四點(diǎn)角接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承完整的載荷分布分析方程,并討論了其求解方法。

提出了一種三排圓柱滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承在徑向、軸向載荷和傾覆力矩聯(lián)合作用下疲勞壽命的計(jì)算方法。通過(guò)軸承的徑向和軸向靜力平衡分析計(jì)算得到各排滾子的載荷,進(jìn)而計(jì)算出各個(gè)套圈的當(dāng)量滾動(dòng)體載荷,由套圈的額定滾動(dòng)體載荷和當(dāng)量滾動(dòng)體載荷計(jì)算出各個(gè)滾道的額定壽命,最終求出整個(gè)軸承的疲勞壽命。

ntn一直在銷售滾珠絲杠支承軸承——ultage系列“滾珠絲杠支承單列角接觸推力球軸承單元（bst系列）”產(chǎn)品。最近ntn又開(kāi)發(fā)和商品化了一種全新的高額定載荷雙列角接觸球軸承單元，而且將其加入到產(chǎn)品的ultage系列中。單列bst系列產(chǎn)品通常用于亞洲市場(chǎng)，而最新開(kāi)發(fā)的bs—tu系列產(chǎn)品——標(biāo)準(zhǔn)的滾珠絲杠支承角接觸推力球軸承產(chǎn)品，準(zhǔn)備進(jìn)軍歐洲市場(chǎng)。最新開(kāi)發(fā)的bstu系列高承載容量雙列角接觸球軸承單元產(chǎn)品具有更高的承載能力，縱觀全球，為所有滾珠絲杠支承軸承里最高的，同時(shí)采用新的密封實(shí)現(xiàn)了更低的工作力矩和更好的防塵效果。ntn命名這個(gè)最新系列為bstu（全名是滾珠絲杠支承角接觸推力球軸承單元）。

通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承用42crmo鍛鋼中頻淬火平板與滾子的壓縮試驗(yàn),用回歸直線分析法建立了永久變形量(qδ/dw)與接觸應(yīng)力(σ)的關(guān)系方程,求出了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的許用接觸應(yīng)力。

齒加工是轉(zhuǎn)盤(pán)軸承生產(chǎn)過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)的一道工序,也是一直以來(lái)制約轉(zhuǎn)盤(pán)軸承生產(chǎn)效率的最主要因素之一。以實(shí)際加工數(shù)據(jù)為依據(jù),從效率和成本兩個(gè)方面對(duì)比研究了銑齒、滾齒兩種工藝在轉(zhuǎn)盤(pán)軸承齒加工方面的應(yīng)用情況,為合理選擇轉(zhuǎn)盤(pán)軸承齒加工工藝和設(shè)備提供了依據(jù)。

提出了一種轉(zhuǎn)盤(pán)軸承靜載荷承載曲線的精確計(jì)算方法。以四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承為例,通過(guò)建立軸承的靜力學(xué)模型,計(jì)算了不同外部載荷條件下軸承的載荷分布;當(dāng)受載最大的滾動(dòng)體載荷等于滾動(dòng)體許用載荷時(shí),利用所對(duì)應(yīng)的外部載荷作為承載曲線上點(diǎn)來(lái)繪制承載曲線。計(jì)算結(jié)果表明:利用這種方法計(jì)算出的承載曲線更有利于軸承合理選型及軸承參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

針對(duì)雙排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了感應(yīng)器和試驗(yàn)方案,進(jìn)行了樣圈雙排球溝道的感應(yīng)淬火試驗(yàn),并由試驗(yàn)結(jié)果得出符合設(shè)計(jì)要求的工藝參數(shù)。

文章以hertz彈性接觸理論和lundberg—palmgren的疲勞壽命理論為基礎(chǔ)，結(jié)合球柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤(pán)軸承特殊的結(jié)構(gòu)形式和受載條件，導(dǎo)出了接觸強(qiáng)度校核及壽命估算的理論公式以及動(dòng)靜承載能力曲線的繪制方法，為此類轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的設(shè)計(jì)和選型提供了可靠的理論依據(jù)。

根據(jù)滾動(dòng)體的受力和變形關(guān)系,建立了軸向力、徑向力及傾覆力矩作用下球柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的力及力矩平衡方程。計(jì)算了在聯(lián)合載荷作用下軸承的載荷分布、各排滾動(dòng)體的最大接觸載荷及軸承中滾動(dòng)體的最大接觸應(yīng)力,對(duì)軸承的靜強(qiáng)度進(jìn)行了校核。通過(guò)實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,利用這種方法更有利于轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的選型及軸承參數(shù)的優(yōu)化。

以hertz彈性接觸理論和lundberg-palmgren的疲勞壽命理論為基礎(chǔ),結(jié)合多排滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承特殊的結(jié)構(gòu)形式和受載條件,導(dǎo)出了接觸強(qiáng)度校核及壽命估算的理論公式,并介紹了動(dòng)、靜承載能力曲線的繪制方法。

根據(jù)滾子的受力和變形關(guān)系,建立了軸向力及傾覆力矩作用下多排圓柱滾子組合轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的力及力矩平衡方程,用newton迭代法對(duì)軸承的變形量進(jìn)行了求解,進(jìn)而計(jì)算了各排滾子的最大接觸載荷及軸承中滾子的最大接觸應(yīng)力,對(duì)軸承的靜強(qiáng)度進(jìn)行了校核。

為了計(jì)算考慮支撐結(jié)構(gòu)柔度和材料塑性變形影響的大型重載轉(zhuǎn)盤(pán)軸承內(nèi)部載荷分布和接觸應(yīng)力,將內(nèi)外圈滾道與滾動(dòng)體接觸等效成單向壓縮彈簧,從而建立包括支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)的軸承整體簡(jiǎn)化有限元模型。等效彈簧系數(shù)由單個(gè)滾動(dòng)體的載荷—彈塑性變形關(guān)系曲線確定,而單個(gè)滾動(dòng)體的載荷—彈塑性變形關(guān)系應(yīng)用有限元接觸分析法求得。算例分析表明對(duì)于具有塑性變形的轉(zhuǎn)盤(pán)軸承,接觸變形、滾動(dòng)體載荷分布、內(nèi)外圈應(yīng)力、接觸應(yīng)力等赫茲理論計(jì)算結(jié)果與有限元彈塑性分析法計(jì)算結(jié)果存在較大差異。因此,對(duì)于大型重載轉(zhuǎn)盤(pán)軸承不適合采用赫茲理論進(jìn)行分析計(jì)算。

根據(jù)石油鉆機(jī)的特殊工況,開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的石油鉆機(jī)用三排滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承組件,介紹了該軸承組件的結(jié)構(gòu)和密封設(shè)計(jì)以及各組件材料的選擇,并計(jì)算了軸承的承載能力和壽命,校核了軸承組件中螺栓和齒輪的強(qiáng)度。

針對(duì)大型三排圓柱滾子轉(zhuǎn)盤(pán)軸承原徑向游隙測(cè)量結(jié)果離散性大、測(cè)值不準(zhǔn)確、效率低的問(wèn)題,采用內(nèi)徑千分表測(cè)量取代靠瞬間吊起工件引起千分表頭抖動(dòng)進(jìn)行測(cè)量的方式,減小了吊車使用時(shí)間、軸承安裝拆卸時(shí)間及材料變形,提高了轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的幾何精度和尺寸穩(wěn)定性,并大大提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)通過(guò)合理控制產(chǎn)品的徑向游隙,也為提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量和合套準(zhǔn)確率奠定了基礎(chǔ)。