高速滚动轴承_转子系统动力学特性分析_张强
高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究
高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究摘要：高速滚动轴承是工业领域中一种常见的关键部件，其性能对机械设备的精度和寿命具有重要影响。
本文基于高速滚动轴承的动力学分析和保持架的动态性能研究，探讨了高速滚动轴承的工作原理、动力学特性以及保持架在工作过程中的影响。
通过建立合理的动力学模型，结合实验数据进行验证和分析，可以为高速滚动轴承的工程应用提供理论支持和指导。
1. 引言高速滚动轴承作为机械设备中的重要部件之一，广泛应用于航空航天、汽车、机床等领域。
其主要作用是支撑和传递机械设备的载荷，并保持良好的旋转精度。
然而，由于工作环境的复杂性和高速旋转的特点，高速滚动轴承往往面临着较大的动力学问题和疲劳寿命的挑战。
因此，深入研究高速滚动轴承的动力学特性和保持架的动态性能具有重要意义。
2. 高速滚动轴承的工作原理和动力学特性高速滚动轴承的工作原理可以简述为：当外界载荷作用于轴承时，滚动体将承受载荷并传递给滚道，进而使滚动轴承整体旋转。
在该过程中，存在摩擦、磨损和温升等现象，这些都会影响轴承的运动学和动力学性能。
具体来说，高速滚动轴承的动力学特性可以通过以下几个方面来研究：(1) 轴承刚度：轴承的刚度是指在给定载荷下轴承产生的滑动量。
高速滚动轴承的刚度对于维持其旋转精度至关重要，因此需要考虑滚道、滚珠形状的设计以及润滑方式的选择等因素。
(2) 动载荷：轴承在工作过程中承受来自机械设备的动载荷。
这些动载荷会产生往复力和转矩，并且随着时间的变化而变化。
因此，了解轴承在不同工作条件下的动载荷分布对于轴承的设计和选型至关重要。
(3) 摩擦和磨损：高速滚动轴承的摩擦和磨损问题不可忽视。
摩擦和磨损的存在会导致能量损耗和寿命减少。
因此，需要采取适当的润滑方式和材料选择来减少摩擦和磨损。
3. 保持架的动态性能研究保持架作为高速滚动轴承的支撑装置，具有很大的影响力。
保持架的稳定性和刚度对于轴承的运动学和动力学性能至关重要。
含故障滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析
含故障滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析含故障滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析摘要：滚动轴承在转子系统中起着重要的支撑和传动作用。
然而，由于操作条件不良或材料疲劳等原因，滚动轴承可能出现故障，导致转子系统的性能下降甚至发生严重事故。
本文通过对含故障滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析，探讨了故障对系统稳定性和振动响应的影响，并提出了相应的改进措施。
1. 引言滚动轴承是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。
在转子系统中，滚动轴承承担着支撑和传动的作用，对系统的性能和可靠性有着重要的影响。
然而，由于工作条件的变化和材料疲劳等原因，滚动轴承可能会出现故障，如疲劳裂纹、卡滞、磨损等，从而导致转子系统的性能下降。
2. 故障滚动轴承的动力学模型故障滚动轴承的动力学模型需要考虑轴承几何形状、材料特性和故障类型等因素。
在本文中，我们以单个滚动轴承为研究对象，将其建模为多自由度系统，考虑了转子和轴承的非线性特性。
3. 故障对转子系统稳定性的影响故障滚动轴承会引起转子系统的不稳定振动，影响系统的稳定性和可靠性。
通过分析系统的特征根和相平面图，可以得到故障滚动轴承的振动特性和稳定性边界。
4. 故障对转子系统振动响应的影响故障滚动轴承的存在将引起转子系统的非线性振动响应。
通过数值仿真和实验分析，可以研究故障滚动轴承对系统振动频谱、幅值和相位的影响。
5. 改进措施为了提高含故障滚动轴承-转子系统的稳定性和可靠性，可以采取以下改进措施：①改善润滑条件，减少摩擦和磨损；②使用可调节补偿机构，自动调整轴承间隙；③监测和检测系统的工作状态，及时发现和处理轴承故障。
6. 结论通过对含故障滚动轴承-转子系统的非线性动力学分析，可以得到故障对系统稳定性和振动响应的影响规律。
在实际应用中，我们应该重视滚动轴承的工作状态和健康监测，及时采取合理的预防和维护措施，以确保系统的安全稳定运行。
7.综上所述，故障滚动轴承对转子系统的稳定性和振动响应产生重要影响。
滚动轴承-转子系统动力学特性分析
Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ： ｈ ｏａｉ ｎｆｅ ｕ ｎ ｙ ｏ ｏｏ ｌ ｙ ｘ ｓｓｉ ｈ ｙ ｔｍ ，ｔｅ ｖ ｒ ｉｇ ｓｉ ｎ ｓ ｅ ｕ ｎ ｙｏ ｕ ・ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ Ｔ ｅ ｒｔ ｔ ｑ ｅ ｃ ｆ ｔｒａｗａ ｓ ｅ ｉｔ ｔｅ ｓ ｓｅ ｓ ｏ ｒ ｒ ｎ ｈ ａｙ ｎ ｔ ｆ ｅ ｓｆ ｑ ｅ ｃ ｆｓ ｐ ｆ ｒ
ｉ ｇ ｇ ｏ ｔ ｃ ｐ ａ ｔｒ ｎ ｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｏ ｈ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｍｅ ｒ ａ ｍｅｅ ｓ ａ ｄ ｗｏ ｋｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｔｅ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｃｅ ｔ ｆ ａｉ ｇ— ｒ ｔｒｓ ｓｅ ａ ｅａ ａｙ ｅ ． ｉ ｒ ｉ ｒ ｉ ｃ ｂ ｏｏ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ
径 向载荷的增大而增强 ； 在一个最佳转速 区间 ， 存 在此区 间内 ， 系统的非线性特性较弱。 关键 词 ： 滚动轴承 ； 转子系统 ； 动力学特性 ； 动频 率 ； 刚度振 动 转 变
中 图分 类 号 ：Ｈ１３ ３ ；Ｈ１７ １ Ｔ ３ ．３ Ｔ １ ． 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００—３６ （ ０ ２ １ ００ — ６ １０ ７ ２ ２ １ ） ０— ０ １ ０
Ｃ Ｎ４ｌ一１ ４ ／ Ｈ １８ Ｔ
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１—６． ２ ４
●产 品设 计与 应 用
滚 动 轴 承 一转 子 系统 动 力 学 特 性 分析
魏彬 李建 华 邓 四二 ， ，
ｂ ａｉｎ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｅ ｉｔ ｇ ｉ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｃ ｎ ｔ ｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｓｏ ｅ ｃ ａ ｇ ｆ ｏ ｖ ｕ ｖ ｔ ｒ ａ ｉ ｓＣ — ｒ ｔ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｘ ｓｉ ｎ ｔ ｙ ｔ ｍ ｒ ｏ ｓａ ｔ ｇ ｌ ｓ ｆｔ ｈ ｎ ｅ ｏ ｏ ｅｃ ｒ ａｕ ｅ ｒ ｄｕ Ｏ ｏ ｎ ｈ ｒ ｒ ｈ ｒ ｇ ｅｆｃｅ ｔ ｆｉ ｎ ｒａ ｄ ｏ ｔｒｒｎ ｓ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｙ ｏ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｗｅ ｋ ｎ ｄ ｗ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ａｌｎ ｍｂ ｒ ｎ ｒ ・ ｆ ｉｎ ｓ ｏ ｎ ｅ ｎ ｕ ｅ ｇ ；ｈ ｏ ｌ ａ ｉ ｆ ｈ ｙ ｔｍ ｓ ａ ｅ ｅ ｉ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｆｂ ｌ ｕ ｅ ｓａ ｄ ｐ ｅ ｉ ｉ ｎ ｔ ｔ ｈ ｌａ ｏ ｃ ｎ ｎ ａ ｃ ｄ ｗ ｔ ｅｉ ｃ ｅ ｓ ｆ ａ ｉ ｏ ｃ ；ｈ ｒ ｎ ｏ ｔ ｌ ｏａｉｎ ｓ ｅ ｄ ｚ ｎ ，ｎｗｈ ｃ ｅｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｏ ｄ ｆ ｒ ｅａ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｉ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｄ ａ ｆ ｒ ｅ ｔ ｅ ｅ ｉ ａ ｐ ｉ ｈｈ ｒ ｌ ｓ ｍａ ｒｔ ｔ ｐ ｅ ｏ ｅ ｉ ｉｈ ｔ ｏ ｌ ａ － ｏ ｈ ｎ
机械工程中滚动轴承的动力学分析与优化设计
机械工程中滚动轴承的动力学分析与优化设计引言：滚动轴承在机械工程中扮演着重要的角色，广泛应用于各个领域，如汽车工业、飞机制造和工业设备等。
滚动轴承的性能对于机械设备的运行稳定性和效率具有重要影响。
本文将针对滚动轴承的动力学分析与优化设计展开讨论。
1. 滚动轴承的工作原理滚动轴承通过滚珠或滚柱在内外圈之间滚动，从而减小了摩擦和阻力，使机械设备的转动更为平稳。
滚动轴承的工作原理基于滚动接触而不是滑动摩擦，因此具有更低的摩擦损失和更高的效率。
2. 滚动轴承的动力学分析方法在滚动轴承的设计与分析过程中，动力学分析方法是至关重要的。
其中一种常用的方法是基于有限元分析，通过建立轴承的数学模型，分析其在不同工况下的应力和变形情况。
另外，还可以采用实验验证的方法，使用测试设备对滚动轴承进行动态载荷测试，以获取其在实际工作中的性能参数。
这些参数可以用于验证数值分析结果和评估轴承的可靠性。
3. 滚动轴承的优化设计滚动轴承的优化设计旨在提高其性能和寿命。
一种常见的优化方法是通过优化轴承结构和减小摩擦损失来提高轴承的效率。
在轴承结构优化方面，可以通过优化内、外圈的几何形状、滚珠或滚柱的数量和分布等参数来提高轴承的刚度和承载能力。
同时，减小摩擦损失也是提高轴承效率的关键。
例如，可以采用更好的润滑方式、改进润滑油的性能以及优化轴承材料的表面处理等方法来减小轴承的摩擦损失。
4. 滚动轴承的故障分析与预测在机械设备运行过程中，轴承故障是一个常见的问题，会导致设备停机和生产损失。
因此，进行轴承故障分析和预测具有重要意义。
通过对轴承运行状态的监测和振动信号的分析，可以判断轴承是否存在异常，并提前采取维护措施。
此外，还可以使用有限元分析和数值模拟方法，模拟轴承在不同故障模式下的动态响应，为故障诊断提供依据。
5. 结论滚动轴承在机械工程中具有重要地位，其动力学分析与优化设计对于提高机械设备的性能和可靠性起着关键作用。
通过动力学分析方法可以得到滚动轴承在不同工况下的应力和变形情况，为轴承结构的优化设计提供依据。
高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析
高速滚动轴承动态性能分析的研究进展探析摘要：本文基于高速滚动轴承动态性能分析理论基础，通过建立动力学有限元模型，对轴承动态等效应力、速度特性和振动特性等研究进展进行综合探析，分析目前研究中不足和进展，不断提升轴承产品质量，从而满足我国工业发展对高性能滚动轴承的高质量需求。
关键词：高速滚动轴承；动力学；动态特性分析；研究进展随着我国航空航天和装备制造业蓬勃发展，对其中关键零件滚动轴承的精度、性能、寿命、可靠性等提出了更高要求，尤其动态性能对保持架稳定性的控制，成为人们关注重点和主要研究方向。
在这其中，保持架不稳定或者断裂是高速滚动轴承动态性能失效的一个主要形式。
本文对高速滚动轴承动态性能分析的研究进展进行深入探析，了解润滑剂损失、保持架稳定涡动机理、磨损零件几何参数变化等因素造成的影响，探寻优化保持架动态性能措施。
1高速滚动轴承动态性能分析理论基础高速滚动轴承是机械装置中传递运动和承受负载重要支撑零件，主要通过滚动体和内外滚道之间的滚动接触支撑旋转部件，在我国航空航天、数控机床、国防技术等领域广泛应用[1]。
但同时，滚动轴承也是引发机械设备故障失效主要因素之一，有超过30%的机械设备故障原因为轴承故障，高速滚动轴承故障将进一步增加轴承振动频率，倘若不及时发现和排除故障，很有可能引发重大设备故障。
高速滚动轴承有轴承内/外圈、滚动体和保持架组成，整体结构看似简单，实际上包含复杂耦合关系和接触关系，且轴承工作条件和工作用途不同，轴承结构也会适当变化[2]。
滚动轴承性能指标主要有刚度、摩擦力矩、振动、最小油膜厚度、噪声、轴承发热等，均会因温升、磨损、润滑和摩擦等因素，导致高速滚动轴承出现磨损失效、接触疲劳失效、断裂失效、腐蚀失效、胶合失效、压痕失效、间隙变化失效故障，导致轴承性能退化。
由此可知，高速滚动轴承的失效与轴承发热状态、接触应力及润滑状态之间的关系，为后续分析高速滚动轴承动态性能提供理论依据。
2高速滚动轴承动态性能分析高速滚动轴承是我国高精度数控机床主轴传动系统重要组件，其性能及运行状态直接影响数控机床整体运行性能和工作效率，一旦主轴运转速度过高，就会引发轴承滚动体和滚道接触应力、形变的改变，继而对主轴运行状态造成影响。
高速滚动轴承动态性能分析的研究进展
拟静力学模型 、拟 动力学模 型和动力 学模 型。最早的滚动轴承静力 滚子轴承做 了一系列的动力学研究 ，建立 了全 自由度的轴承元件动
学模 型是 Ｓｔｒｉｂｅｃｋ应用 Ｈｅｒｔｚ理论 建立 的球 轴承静 力分析 模型 ，由 力学模型嘲，系统地研究 了滚动轴承动力学 的时变性 能。１９８５年 Ｐ．
对滚 动体转速 引起 的离心力和 陀螺力矩进行 了考 虑存并 提 出了套 滚动轴承 的仿 真研 究是随着轴承力学模型 的发 展 同步前进 的。
圈控制理论 ，基于此建 立的球轴 承拟 静力学分析模型对滚动体 的载 Ａ．Ｂ．Ｊｏｎｅｓｔｓｌ于 １９６０年首 次编写计算机程序对轴承载荷分 布 、刚度 以
发展到拟动力学分析阶段 。随后 ，在近 ３Ｏ年 的时间里 ，拟动力学分 不 断 完 善 ，拟 静 力 学 方 针 软 件 也 在 不 断 升 级 ，２００２年 Ｊ．ｖ．
析模 型不 断完善并获得 了广泛应用 ，但是 由于拟动力学将差 分代 替 Ｐｏｐｌａｗｓｋｉ等开发出了 目前 为止 最完善 的拟静力学分析软件 ＣＯＢＲＡ
关键词：滚动轴承：动 态性 能；仿真分析
工作在高速重载工况 下的滚动轴承常出现提前失效 ，通过对其 学 问 题 。
失效形式 统计 发现轴 承承载性能 和动 态稳定性是 导致 轴承 提前失 为 了模拟轴承运转过程 中的时变性能 ，研 究轴承 的瞬态动力学
效的主要原因 。为准确预测轴承的动态性能 ，轴承动力学分析是必 行为 ，轴承 的拟动力学分析模型逐渐被完全动力学分析模 型替代。
预定 的方位 附 近检 测期 间获 得满 意 的通 信效 果 ，就不 需要 进 行 ５结 论
３６０。 盘 旋 飞 行 试 验 。
本文依据 ＣＣＡＲ２５与 ＡＣ２５—７Ａ的相关规定 ，及 甚高频系统 的
高速滚动轴承-转子系统非线性动力特性分析
球轴承中，滚动体与内圈和外圈滚道为点接触，以哈姆洛克
来稿日期：2019-02-17 基金项目：国家自然科学基金项目（E050402/51105187）；辽宁省自然科学基金指导计划项目（2019ZD0277）；
辽宁省教育厅项目（2017FWDF01）；辽宁科技大学创新团队建设项目（601009830） 作者简介：李 昌，（1980-），男，辽宁凌源人，博士研究生，副教授，主要研究方向：机械可靠性工程；Fra bibliotek1 引言
随着高铁和航空航天等技术领域迅猛发展，滚动轴承作为关 键支承部件，对其研究也不断地深入。目前，对高速滚动轴承—转子 系统的非线性动力学特性研究已经取得了一定的成绩。文献[1]建立 了滚动轴承转子系统的不平衡—碰摩耦合故障动力模型，分析了 转速、轴承间隙、碰摩刚度等对系统动力响应的影响。文献[2]建立 了考虑径向内间隙的滚动轴承—平衡转子动力学方程，研究不同 间隙的分岔和混沌等特性。文献[3-4]以滚动轴承—Jeffcott 刚性转子 系统为研究对象，建立其动力学方程并研究系统的动力学特性。 文献[5]以陀螺仪滚动轴承—转子系统为研究对象，通过求解系统
粤遭泽贼则葬糟贼：A nonlinear dynamic equation is established for the high speed rolling bearing -rotor system，considering some nonlinear factors，such as oil film，radial clearance，nonlinear bearing force，and so on. A fter that，bifurcation diagrams，phase diagrams，axes contrails，Poincar佴 maps and frequency spectrum diagrams are gained at the different parameters by the RungeKutta algorithm. A t the same time，the influence of speed and damping on its nonlinear vibration displacement is analyzed. The results show that system vibration cycle increases or decreases in sequence，with the increase of speed. A nd there is no violent change. System has parametric vibration，forced vibration and coupling vibration. The small damping system occurs chaos phenomenon and is not stable. On the contrary，the big damping can restrain nonlinear vibration，and system occurs violent change and is relatively stable. The stability of system can effectively improved by selecting reasonable damping and speed. Key Words：Rolling Bearing；Rotor System；Oil Film；Nonlinear Dynamic Characteristics；Runge-Kutta Algorithm
迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性动力学特性分析
迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性动力学特性分析作者：罗跃纲王鹏飞王晨勇徐昊来源：《振动工程学报》2020年第02期摘要：對于带有迷宫密封的航空发动机转子系统气流激振问题，基于有限元理论，应用非线性滚动轴承支承力模型以及Muzynska密封力模型建立了两个滚动轴承支承的迷宫密封一悬臂转子系统动力学模型，并运用Newmark-β数值积分法求解得到系统在不同转速、偏心量和密封结构参数下的动力学响应特征。
研究结果表明，系统在一定转速范围内作周期一运动，随着转速的升高系统发生失稳并作拟周期运动;适当增大偏心量会导致转子在共振区出现偏心力所引起的短暂的混沌运动;增大密封间隙会使系统在高转速区重新回归周期一运动，而且失稳区域也随之减小;适当提高密封长度，系统仅表现为周期一运动，但继续增大密封长度，悬臂端承受密封圆盘的重量也将提高，失稳转速提前;另外还分析了失稳转速和密封力的影响因素及其影响规律，为转子系统的密封激振故障诊断及密封结构优化设计提供一定的理论依据。
关键词：非线性振动;悬臂转子系统;迷宫密封;密封力;有限元中图分类号：0322;0347.6文献标志码：A 文章编号：1004-4523（2020）02-0256-09DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2020.02.005引言迷宫密封是普遍安装在现代航空发动机、汽轮机等旋转机械结构中的有效封严结构，它作为一种非接触式密封，具有结构简单、耗能小、使用寿命长、无需润滑等特点，其作用是减少轴端与各级问的流体泄漏损失。
对于带有迷宫密封的转子系统，由于工作转速的提高、转子柔性增大和高参数密封致使密封激振作用极易发生，并导致转子失稳。
因此，为加强该类系统的运行稳定性与工作安全性，研究含有密封激振力作用下的转子系统动力学特征并分析一些典型参数影响规律有着重要的意义。
多年以来，国内外许多专家学者在含有密封的转子动力学领域作了大量研究，比如在求解密封动力特性系数并分析其影响因素方面，wang等通过应用单控制体模型及摄动法对含有迷宫密封的转子系统进行动力学建模并对其进行计算;文献[2-3]利用cFX-TAscflow流体动力学软件计算了密封转子动力系数，并研究了它的影响因素等。
微型航空发动机气体轴承-转子系统临界转速分析
文章编号：２０９５－１２４８（２０２１）０１－００３５－０５微型航空发动机气体轴承－转子系统临界转速分析张 强，张霞妹（中国飞行试验研究院发动机所，西安７１００８９）摘要：近些年来微型涡轮发动机已经成为国内外航空发动机领域的研究热点。
其中气体轴承及其超高速转子系统动力学问题是微型涡轮发动机的关键技术之一。
为了解决微型涡轮发动机的转子结构设计及临界转速确定的基础性问题开展了相关研究。
首先阐述了气体轴承的工作原理，轴承承载力以及等效刚度的计算方法，其次计算了气体轴承－转子系统的临界转速和振型，最后分析了气体轴承参数对转子临界转速的影响，得出了通过改变气体轴承的平均径向间隙、长径比以及偏心率可以控制转子系统临界转速的结论，对微型发动机超高速转子系统设计具有重要的指导意义和参考价值。
关键词：微型涡轮发动机；气体轴承；刚度；转子；临界转速中图分类号：Ｖ２１１ 文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１２４８．２０２１．０１．００６Ｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｂｅａｒｉｎｇ ｒｏｔｏｒｆｏｒｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅＺＨＡＮＧＱｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＸｉａ ｍｅｉ（ＡｅｒｏｅｎｇｉｎｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＦｌｉｇｈｔＴｅｓｔＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ，７１００８９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｍｉｃｒｏ ｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅｈａｓｂｅｃｏｍｅａｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆａｅｒｏａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ Ｆｏｒｍｉｃｒｏｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｅｇａｓｂｅａｒｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｕｐｅｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｒｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｇａｓｂｅａｒｉｎｇｗｅｒｅｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄａｎｄｍｏｄｅｏｆｇａｓｂｅａｒｉｎｇ ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇａｓｂｅａｒｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｒｏｔｏｒｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｉｓｏｂｖｉｏｕｓ ｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｇａｓｂｅａｒｉｎｇ’ｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅａｖｅｒａｇｅｒａｄｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅ，ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏａｎｄｅｃｃｅｎ ｔｒｉｃｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｏｆｒｏｔｏｒ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｕｌｄｈａｖｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｕｉｄｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｐｅｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｏｆｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏ ｔｕｒｂｉｎｅｅｎｇｉｎｅ；ｇａｓｂｅａｒｉｎｇ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｒｏｔｏｒ；ｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄ收稿日期：２０２０－０５－０７作者简介：张强（１９８０－），男，陕西西安人，高级工程师，主要研究方向：航空动力装置结构强度振动飞行试验技术，Ｅ ｍａｉｌ：３３５１９２０３９＠ｑｑ ｃｏｍ。
基于接触载荷等效的角接触球轴承疲劳寿命计算方法
机 电技术
１７
基 于接触 载荷等效 的角接触球轴承疲劳寿命计算方法’
叶 振 环 朱 正 龙 张 强 汪 玉 兰
（遵义师范学 院 工学院 ，贵州 遵义 ５６３００２）
摘 要 ：针对滚动轴承疲 劳寿命 计算方法未考 虑轴承元件不断 变化 的载荷和速度 、预测精度 还有 待进一步提升 的现 实 ，结合轴 承拟动力学 分析方法 、轴承元件接触载荷及 速度 等效计算 模型 ，建立 了基 于轴 承接触载荷等效 的疲 劳寿命计算 方法。该方法可为轴承寿命 预测 、工程选型提供更准确 的计算模型和分析工具 。
＝ 一０．５）。Ｄ 一ｌ０ｏ０ ｌ
（２）
内 圈滚道 中心 到球 中心 的矢量 ０ ０ 可 以根 据 球位 移 以及 内圈位 移来 确定 ，表示 为嗍：
妊 ｓｉｎ ㈤
式 中 ：ｒｒ２为内圈滚道 中心到内圈中心的距离 ； 为 第 个球 的方位角 、ｙ２、 和 、 分别为轴承 内圈
贵州省科学技 术基金（黔 科合 Ｊ字 ［２０１４１２１７２）；贵州 省教育厅 自然科学研究 项 目（黔教 合 ＫＹ字 ［２０１４１２９４）；遵 义师范 学院博士科研 基金 （２０１３ＢＪ０６） 作者简介 ：叶振环（１９８４一），男 ，副教授 ，博士 ，研究方向 ：高速滚动轴承动力学 、转子动力学。
Ｆ 一Ｆｉｒ一 ［（Ｑ２ｊ ｃｏｓＯｔ２ｊ－ ）ｓｉｎｏｒ一 ｃ。ｓ 】＝０ 移 ｙ２ ｏ，１共 ２Ｎ＋５个未 知数 ，进一步结合 式
Байду номын сангаасＪ
（１）～（３）计算 获得 球 和滚道 之 间的接 触载荷 。
一
一 芝［（Ｑ２ｊ ＣＯＳＯｔ２ｊ－ ）ｃ。ｓ 一 ｓｉｎ 】＝０ ２ 基 于 接 触 载 荷 等 效 的 疲 劳 寿 命 计 算
高速电主轴转子——轴承系统动态特性分析
７
文 章编 号 ： ０ ６ １ ５ （０ ２０ —０ ７０ １ ０ －３ ５２ １）２０ ０ —６
高速 电主轴转子一 轴承 系统 动态特性分析
孟德浩，龙新华， 孟 光
（ 上海交通大学 机械 系统与振动国家重点实验室，上海 ２０ ４ ０２ ０）
式 中 ｛） 系统 节 点位 移 ， 为系 统质 量矩 阵 ， ｘ为 ［ ［
紧 力变 化 引起 的轴 承 刚度 变 化 ， 解 轴 承动 态 特 性 求 方程 组 。在解 方程 组 的过程 中， 通过 变换 求解 变量 ， 得 到 了以接触 角 为初 始变量 的 简化 求解 方法和 电主
工过程 的稳定性与主轴 一夹具一刀具系统的动态特 性密切相关。为了确定高速 电主轴轴承预紧力及转 速对 其 动 态特 性 的影 响 ， 文 首先 建 立 电主 轴 转 子 本 轴 承 系 统 的 简化 模 型 ， 考虑 由于 转速 Ｉ Ｆ
…
Ｉ ＝ ］【］ ［ ＋ 豳
基金项 目： 国家重点基础研究计划 （７ ￣ ｔＯ １ Ｂ ０ ８ ３ ； ９ ３ Ｊ ｌＣ ７ ６ ０ ） ２
国家 重 点 实 验 室 自主 课 题 （ Ｓ － ．０ ０１ ） Ｍ Ｖ ＭＳ２ １．１ 作 者 简 介 ： 德 浩 （９ ６ ， ， 南 人 ， 械 设 计 专 业 ， 士 孟 １ ８一） 男 河 机 硕
ｓ ｉ ｄ ｅ ｗａ ｏ ｄ ｃ ｅ ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｎ ｈ ｅ ｒ ｔ ａ ｅ ｕ ｔ ｗｅ ｅ ｆ ｕ ｄ ｔ ｅ ｉ ｇｅ ｍｅ ｔ ｓ ｅ ｔａｌ ． ｉ， ｐ ｎ ｌ ｓｃ ｎ ｕ ｔ ｄ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｓ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｏ ｅｉ ｌ ｓ ｌ ｒ ｎ ｂ ａ ｅ ｎ ｓ ｎ ｉｌ Ｔｈ ｓ ｒ ｓ ｈ ｃ ｒ ｓ ｏ ｏ ｎ ｅ ｙ ｔ ｅｃ ｒｅ ｔ ｅ ｓ ｆ ｈ ｓ ｎ ｌ ｓｓｍｅ ｏ ｓ ｅ ｉ ｅ ． ｈ ｏ ｒ ｃｎ ｓ ｉ ａｙ ｉ ｔ ｄ ｗａ ｒｆ ｄ ｏ ｔ ａ ｈ ｖ ｉ
高速转子-轴承系统的复杂动力学行为研究
（ 京航天 动力研 究所 ， 京 １０ ７ ） 北 北 ０ ０６ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｏ ｐｅ ｙ ａ ｃ ｃ ｉｎ ｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｒ ｔ ｒ ｂ ａ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｔ ｄ ｎ ｃ ｍ ｌｘ ｄ ｎ ｍｉｓ ａ ｔ ｓ ｆ ｒ ｇ － ｐ ｅ ｏ ｏ － ｅ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｈ ｎ
Ｚ Ａ Ｇ Ｎ ｎ Ｄ Ｕ Ｗｅ． ａ ｊｎ Ｈ Ｎ ａ ． Ｏ ｉＷＵ Ｎ ｉ ｕ －
（ ｅ ｉｇＡ ｒｓａｅＰｏ ｕｓ ｎＩｓｔｔ，ｅ ｉｇ１０ ７ ， ｈｎ ） Ｂ ｉｎ ｅｏｐ ｃ ｒｐ ｌ ｏ ｔｕｅＢ ｉｎ ０ ０ ６ Ｃ ｉａ ｊ ｉ ｎｉ ｊ
【 摘 要 】 高速旋转机械的故障诊断研究中，实际转子 系统具有复杂的非线性动力学特性 ， 在 为 此 ， 于非线 性转 子动 力 学理论 建 立 高速 泵 转子 系统 动 力 学有 限元模 型 ， 究 了非 线性 油膜 力作 用下 基 研 的轴承 阻尼和 刚度 确定 方法 ， 分析 了陀螺力矩 和 滑动轴承 油膜 力作 用等 因素 对转子 系统 动 力学特性 的 影响 ， 研究了转速 、 偏心距和轴段直径等 因素对转子 系统不平衡响应的影响 ， － 实际应用中的转子 为２程 ＿ 轴承 系统的优化设计 、 故障诊 断、 振动控制等提供 了理论依据。 关键词 ： 转子一 承 系统 ； 力学特性 ； 轴 动 仿真 【 ｂｔ ｃ】 ｕｉ ｆｕ ｉ ｎｓ ｓａ ｈｏ ｇ —ｐ ｅ ｔ ｉ ａｈｎｒ，ｅａｓ ｅ ｏ ｐｅ Ａ ｓ ａｔ Ｄ ｒ ｇ ａｈｄ ｇｏｉ ｒ ｅｒ ｈ ｈ ｓｅｄｒ ａ ｎ ｍ ｃ ｉ ｙｂｃｕｅ ｆｔ ｍ ｌ ｒ ｎ ａ ｓｅ ｃ ｆ ｉ ｏ ｔｇ ｅ ｏ ｈｃ ｘ ｎ ｎ ｌ ｅｒｄ ｎｍｉ ｈ ａｔｒ ｔ ｓｏ ｅａｔａ ｏ ｒ ｙｔｍ， ｎｍｉ ｎｔ ｅｅ ｅ ｔ ｄ ｌｏ ｔ — ｏ －ｉ ａ ｙ ａ ｃ ｃａｃ ｅｉ ｉ ｆｔ ｕ ｌ ｔ ｓ ｎ ｓ ｒ ｓｃ ｈ ｃ ｒ ｏ ｓ ｅ ａｄ ａ ｃ ｆ ｉ ｌｍ ｎ ｅ ｆｒ ｏ ｙ ｓ ｉ ｅ ｍｏ ｏ ｒ ｂａｉ ｓ ｍｆ ｒ ｉ －ｐ ｅ ｕ ｐｉ ｅｔｂｉ ｅ ｉｐ ｐ ｒ ａｅ ｎｔｅｎ ｎｉｅｒ ｙ ａ ｃ ｔｅｒ． ｅ ｎ ｓ ｔ ｏ ｇ ｓｅ ｄｐ ｍ ｓ ｌ ｈ ｄｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｓｄｏ ｏ ｌ ａ ｎ ｍｉ ｈ ｏ Ｉ ｒ ｇ ｙｅ ｈｈ ｓ ａ ｓ ｎｈ ｂ ｈ ｎ ｄ ｓ ｙｎ ｗ ｉｈ ｔｅｍｅ ｏ ｏ ｏ ｒ ｎ ｅ ｉｇ ｄ ｐｎ ｎ ｔ ｎｓ ｕ ｄ ｒｔｅｐ ｅｓｒ ｏ ｏ ｌ ｅｒｏｌ ｌ ｈｃ ｈ ｔ ｄｆ ｒｃ ｍｉ ｂ ａ ｎ ａ ｉ ａ ｄ ｓｆ ｅｓ ｎ ｅ ｈ ｒｓｕｅｆ ｎ ｎｉ ａ ｉ ｍ ｈ ｇ ｒ ｍ ｇ ｉ ｆ ｎ ｆ ｒｅｉ ｓ ｄｅ ，ｎ ｅｅ ｅｔ ｐ ｎｔｅｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｔｒ ｔ ｓｏ ｔ — ｅ ｉｇｓｓ ｍ ａｐｉｄｂ ｙｏ ｏｃ ｔ ｉ ａ ｄｔ ｆ ｃ ｕ ｏ ａ ｃ ｃ ａａ ｅｉ ｉ ｒ ｏ ｂ ａ ｎ ｔ ｌ ｙｇｒ— ｓ ｕ ｄ ｈ ｆ ｈｙ ｓ ｃ ｓｃ ｆ ｏ ｒ ｒ ｙｅ ｐ ｅ ｓｏ ｉ ｍ ｍ ｎ ｎ ｉ ｍｆ ｒｅｏ ｄｏ ？ ａ ｃｂ ａｉｇ ｓａ ａ ｚｄａ ｅｌ ｈ ｆｅｔ ｎｔｅｉ ｂ — ｃｐｃ ｏ ｅ ｔ ｄｏ ｌ ｏ ｃ ｈ ｒｄ ｍｉ ｅ ｒ ｓｉ ｎ ｙｅ ｗ ｌ ａ ｔｅｅ ｃ ｍ ａ ａ ｆ ｙ ｎ ｎ ｌ ｓ ｓ ｆ ｏ ｈ ｌ ａ ｃ ｅ ｏｓ ｏ ｒｂ ａｉｇｓｓ ｍ ａｐｉｄｂ ｔ ｅｓｅ ｄ ｅ ｃｎｒ ｉ ａ ｃ ｎ ｉ ｔ ｓ ａｔ ｅ－ ｎ ｅｒｓ ｎｅｏ ｔ － ｅ ｎ ｔ ｌ ｙｒ ａ ｅ ， ｃｅ ｔ ｃｄｓ ｎ ｅａ ｄｄａ ｅ ｏ ｈ ｇ ｐ ｆｒ ｏ ｒ ｙｅ ｐ ｅ ｏ ｔ ｐ ｉ ｔ ｍｅ ｒ ｆ ｆｓ
开题报告高速滑动轴承电主轴——转子系统动力学性能的研究课件
高速滑动轴承电主轴——转子 系统动力学性能的研究
姓名：鲁豫鑫 学号：11721167 专业：机械设计及理论 导师：李松生
1
目录
1
课题来源
2
研究目的和实践意义
3
国内外研究状况
4
主要研究内容
5
主要研究方法
6
课题计划安排
7
预期目标
开题报告高速滑动轴承电主轴——转
一、课题来源
上海市重点实验室 科研项目
开题报告高速滑动轴承电主轴——转
下轴瓦无量纲油膜力分布
上轴瓦无量纲油膜力分布
开题报告高速滑动轴承电主轴——转
❖ 3、滑动轴承动力特性系数的计算
❖ 油膜的动力特性，反应了当轴颈偏离了静平衡位置并在 此位置附近作变位运动时油膜力的相应的变化情况。力 的变化与扰动之间的关系一般是非线性的，当扰动是微 小量时，为简化分析，可以把这种关系线性化。
响应； 完成试验台的搭建并确定试验方案，试验得出系统的 2013.07-2013.09 固有频率和动态响应； 整理实验结果并与理论结果相比较，验证理论的正确 2013.10-2010.11 性；
2013.12-2014.03 完成论文写作、修改定稿，准备答辩；
开题报告高速滑动轴承电主轴——转
❖ 7、预期目标
学
Lund提出了油膜力用八个刚度、阻
尼系数表述的线性化模型，将滑动
轴承与转子结合在一起研究；
F.Ehrich通过实验证明并分析了燃
气轮机的混沌现象；
Zavodney、Nayfeh等通过研究揭
示系统出现的倍周期分叉、倒分叉
和混沌等动力学行为。
杨金福等提出了油膜-转子系统中轴 承运行失稳的判据方程，解释了油 膜力的作用机理； 陈予恕、曹树谦等给出了圆盘-轴段 形式的转子系统模型建模准则； 张大志等建立了考虑非线性油膜力 的非线性刚度轴转子系统的动力学 模型； 陈予恕等对弹支刚性转子系统的碰 摩进行了研究； 陈照波、焦映厚等对非线性转子— —轴承系统动力学分叉及稳定性进 行了分析研究； 牛玉清、徐鉴等分析了多圆盘转子 系统在非线性油膜力作用下的周期 性运动及稳定性；
高速电机轴承刚度对转子振动特性的影响分析
高速电机轴承刚度对转子振动特性的影响分析2.国家精密微特电机工程技术研究中心，贵阳 550081）摘要：高速电机由于其高速性、高功率性、低重量性等优势，在航空航天、武器装备、深海探测等领域的应用逐渐广泛，但高速电机的高速属性对转子的振动特性具有较高要求，若激励频率与转子本身固有频率接近，电机会产生共振现象，严重时影响装置的正常运行。
本文使用有限元软件对不同轴承刚度下的转子系统进行固有频率、临界转速、分析，获得了通过改变转子轴承刚度避开高转速共振带的结论。
关键词：转子轴承刚度振动特性1前言高速电机转速高、体积小、能够有效降低同功率下的重量，同时由于其高转速特点可与原动机直接相连、省去了中间的减速机构、降低了动力传递过程中的过多额外损失，提高装置能量利用率，以上众多优点使高速电机一直倍受关注。
但发电机的高速化对发电机转子的振动特性具有较高要求，高速化提高了电机本身的激励频率，若外界的扰动频率或自身激励频率与转子本身的固有频率一致，会导致设备共振，严重时可能引起转子扫膛，甚至转子轴的变形断裂。
为防止研发的发电机在使用过程中出现上述情况，本文使用ANSYS Workbench对不同轴承刚度及转速下的转子系统进行固有频率及临界转速分析，研究表明，发电机转子的振动特性与转子的轴承刚度息息相关，可通过改变转子的轴承刚度，错开共振带。
2研究现状和趋势在研究轴承轴承刚度对转子振动影响的模型中，若轴承的刚度小于转子刚度，则转子可以简化为刚体，对应的轴承可以简化为弹簧和阻尼器的并联组合，通过求解系统的微分方程组来研究转子系统的动态行为。
高速电机转子和其他机械转子类似，运行转速正在逐步提高，体积小、机动性高的高速电机作为燃气轮机驱动的电源，可带来重大经济效益；从长远看，高速电机的单位功率和工作效率等方面的优势可以提高整个工业产值并降低成本。
但在很多工程实际应用中，对发电机转子的动力学问题时，大多限于转子临界转速的确定，且在计算中把轴承简单的作为绝对刚性支承计算模型进行分计算，从理论分析，上述处理方法过分的简化了工程问题，不能体现转子轴承刚度对转子振动带来的影响。
《2024年航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究》范文
《航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究》篇一一、引言随着航空工业的飞速发展，航空发动机作为核心部件之一，其性能的优劣直接关系到整个航空器的运行效率和安全性。
而航空发动机中的高速滚动轴承作为其关键部件，其动力学行为的研究显得尤为重要。
本文旨在深入探讨航空发动机高速滚动轴承的动力学行为，分析其运动特性及影响因素，为提高航空发动机的性能和可靠性提供理论支持。
二、航空发动机高速滚动轴承概述航空发动机高速滚动轴承是一种高精度、高转速的机械部件，主要用于支撑发动机转子，实现转子的平稳旋转。
由于其工作环境恶劣，承受着高温、高速、重载等极端条件，因此对轴承的动力学行为要求极高。
三、动力学行为研究方法为了深入研究航空发动机高速滚动轴承的动力学行为，需要采用多种研究方法。
首先，通过理论分析，建立轴承的动力学模型，分析其运动特性及影响因素。
其次，采用实验方法，对轴承进行实际运行测试，观察其运动状态及性能表现。
此外，还可以采用数值模拟方法，对轴承的运行过程进行仿真，以更直观地了解其动力学行为。
四、动力学行为分析1. 运动特性分析航空发动机高速滚动轴承的运动特性主要包括转速、振动、温度等方面。
在高速旋转过程中，轴承的转速极高，同时伴随着一定的振动和温度变化。
这些运动特性对轴承的寿命和性能有着重要影响。
2. 影响因素分析影响航空发动机高速滚动轴承动力学行为的因素较多，主要包括转速、载荷、润滑状态、轴承类型及尺寸等。
其中，转速和载荷是影响轴承动力学行为的主要因素。
高速旋转过程中，转速的提高会使得轴承的动态性能发生变化，而载荷的增大则会使得轴承的应力状态发生变化。
此外，润滑状态对轴承的动力学行为也有着重要影响，良好的润滑状态可以降低摩擦阻力，提高轴承的寿命和性能。
五、研究现状与展望目前，国内外学者在航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究方面已取得了一定的成果。
然而，由于航空发动机的工作环境日益恶劣，对轴承的动力学行为要求也越来越高。
大型通用机械转子-轴承系统的动力学分析的开题报告
大型通用机械转子-轴承系统的动力学分析的开题报告1. 研究背景大型机械转子-轴承系统的动力学分析是机械设计领域中的一个重要的课题。
这类机械通常是高速旋转的，其工作负载通常也非常重，因此需要对其进行充分的动力学分析，保证其正常运转和安全性能。
特别是对于大型通用机械而言，其复杂多样的工作条件，更是对动力学分析提出了更高的要求。
近年来，随着计算机仿真技术的不断发展以及大型机械数字化设计的快速推进，对大型机械转子-轴承系统的动力学分析的需求也在不断增加。
目前，已有一些国内外学者和企业对此进行了相关的研究和实践，并且取得了一定的成果。
但是，在机械设计领域中，大型机械转子-轴承系统的动力学分析仍然需要继续深入研究，以更好地满足实际生产需求。
2. 研究目的本课题旨在通过对大型机械转子-轴承系统的动力学分析研究，提高大型机械的设计质量和工作性能，确保机械运转的可靠性和安全性。
具体目标如下：（1）对大型机械转子-轴承系统的动力学特征进行深入分析和研究，并建立相应的数学模型和计算仿真模型；（2）通过数值计算和仿真实验方法，探究大型机械转子-轴承系统在不同工况下的运动特性、磨损特性、疲劳特性等，并分析其对机械性能的影响；（3）基于研究结果提出相应的设计优化方案，改善大型机械转子-轴承系统的工作性能和耐久性。
3. 研究内容和方法本课题主要内容包括大型机械转子-轴承系统的动力学分析建模、数值计算和仿真实验等方面的研究。
具体研究内容和方法如下：（1）通过对大型机械转子-轴承装置的结构和工作原理进行深入分析，建立相应的动力学数学模型，并确定相关参数和边界条件；（2）基于数学模型，采用数值计算和仿真实验等方法，分析大型机械转子-轴承系统在不同工况下的动力学特性，并确定其相关指标；（3）通过实验验证和计算分析，探究大型机械转子-轴承系统在不同工作条件下的磨损特性、疲劳特性等，并分析其对机械性能的影响；（4）根据研究结果，提出相应的设计优化方案，改善大型机械转子-轴承系统的工作性能和耐久性。
高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析
0引言滚动轴承在工业设备中的应用极为广泛，而降低轴承转子系统的运动过程中的阻尼系数是非线性动力学研究的重点内容。
由于滚动轴承的运动原理是依托元器件之间的滚动接触实现，因此在点线接触过程中做好油膜润滑至关重要，通过保障轴承与器具之间润滑状态的稳定，包括油膜状态与厚度、压力分布情况等，有效控制摩擦系数都是研究的重点对象。
在设备处于工作状态时，由于转子系统的不规则振动，轴承的润换状态会受到不同程度的影响，从而使阻尼系数发生变化，这也是动力学特性研究的主要方向。
1滚动体与轴承接触后刚度与阻尼系数的变化当滚动体与轴承内外圈进行接触时，钢球会在内径方向上形成接触区，并据此形成类似于图1的接触阻尼模型，我们可以将该情况下产生的刚度-阻尼系数视同为内外墙同时解除后的刚度-阻尼系数[1]。
图1接触-阻尼模型示意图计算在该情况下产生的角频率阻尼系数，要结合在同一工作周期内该轴承与滚动体摩擦的次数（激励频率）来进行研究，当摩擦次数较多时，刚度-阻尼系数已经不存在相关性，或可认为二者之间的数据联系不存在；在中等激励频率下，阻尼系数的特性会产生接触变在对钢丝进行热处理的生产操作中，对于倒立式收线机的“V”形盘的使用应设计为传动模式，并将其分为两组进行控制。
每一台收线设备的机架应被设计成两列，每列需要配备至少1台千瓦数为5.5的变频电机。
该型号的电机自带斜齿轮减速驱动功能，可实现集中传动。
此外，在斜齿轮蜗杆减速机空心轴的位置，可垂直安防“V”形盘。
对于传动方式的设计，应使用机械离合器对其轴上的每个传动头进行控制[2]。
而是对于离合器的设计，通过对其分与离的设计，可将其单头的操作设计成集中收线与独立收线两种。
3.3“V”形盘的设计对“V”形盘的设计，主要可以分为两种，一种是对其形状的设计，另一种是对其机架的设计。
①其形状的设计。
倒立式收线机的主轴设计是一体的，在人员进行设备检修的过程中，无需将“V”形盘进行拆卸，仅需将其平台之上的6颗螺栓进行拆除，后将主轴部分吊出即可。
滚动轴承-双转子系统动态性能分析
Ａｎ ｌ ｓ ｎ Ｄｙ ａ ｃ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｌｎ ａ ｉ ｇ－Ｄｏ ｂ ｅＲｏａ ｏ ｓ Ｓ ｓ ｍ ａｙ ｉ ｏ ｎ ｍｉｓＰ ｒｏ ｍａ ｃ ｆＲｏｌ ｇ Ｂｅ ｒｎ ・ ｕ ｌ ｔ ｔ ｒ ｙ ｔ ｓ ｉ ｅ
０ ｈ ｙｔｍ ｓｍａｅ Ｉ ｓｈ Ｉｌ ａ ｅｓｓ ｍ ｔ ｉｔ ｉ ｄｒｃｌ ｆ ｅ ￣ ｂ ｅｒｄａ ｌ ｒｎ ０ ｙｉｄｉ ｌ ｆｔｅｓｓ ｉ ｄ ． ｅｒ ｕ ｓＢｃ ｔ ｔｈ ｙｔ ｓ ｂｌｙ Ｂ ｉ ｔ ｉｌ ｗ ｅ ｅ ｌｗ ｈ ｔ ｅ ａ ｉ ｅ ｙ ｎｕ ｙｔ ａ ｉｌ 凹 ａ ｃ ｆｃｌ ｒ ａ ｈ ｃ ｎ ｃ
ｔ ｕｙ ｎＰ ｏ ｔ ｅ ｔ ｄ ｌｌ ｒ ， ｆ ｅ 讪 Ｂ ｅ Ｉｒａｍｌ ｅｉ ｄｈ ｉ ｃ ｐｒｒａｃ ｈ ８ｄ ｏ Ｉ ｎ ｅ ｅ ｈ ｒ ｉ ｅ ａ￣０ｔ ｅｔ ． ￣ ｂ ｗ ｎ ｅａ ａｃａ ｎ ｈ ｈ ｐ ｄ ｉ ｌ ｉｒ ａｎ ａ ｔ ｄ ｌ ８ ｅｏ ｎｅ ｅ Ｉ ｃ ｅｂ ｌｇ ｎ ｅ ｙ￣ ｆｍ
轴承承受的外弯矩
内圈在高速旋转状态下产生的径 向位
移对轴承径 向游隙的减少量
—
—
，
收稿 日期 ：０５—１ —１ ； 回日期 ＂０６ ２ ８ ２０ １ ０修 ， ０ —０ —２ ２
艿 一——受载最大的滚动体理论压缩变形量
— —
基金项 目： 国家“ 十五 ” 重大科 技攻关 项 目（ Ｉ＇一 １ Ｍｆｌ Ｏ — ｌ＇ ０４， ０）河南科技大学科研基金项 目（ ０ｚｏ） ２ ３Ｙ４资助 ０
Ｓ／ ｃ ｎ ｅｈｏ ｇ ，￣ｙｎ ７０３ Ｃ ｌ ；．￣ ｙｎ ｎ ｅ ｉ ，￣ｙｎ ７０ ３ Ｃ ｉ ） ｃ ｎｅａｄＴｃｎｌ ｙＬ ｏａｇ４ １０ ，ｈ ａ３ Ｉ ａｇＵ ｉ ｒｔ ／ ａｇ １０ ， ｈ ａ ｅ ｏ ｎ ｖ ｓｙ ＿ ４ ｎ
《2024年航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究》范文
《航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究》篇一一、引言随着航空工业的飞速发展，航空发动机作为其核心部件，对性能和可靠性的要求日益提高。
其中，高速滚动轴承作为航空发动机的关键组成部分，其动力学行为的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨航空发动机高速滚动轴承的动力学行为，分析其运行过程中的力学特性及影响因素，以期为航空发动机的研发和优化提供理论支持。
二、航空发动机高速滚动轴承的基本构成与工作原理1. 基本构成航空发动机高速滚动轴承主要由内圈、外圈、滚动体（钢球或滚子）以及保持架等部分组成。
其中，内圈与发动机转子相连，外圈则固定在发动机机壳上，滚动体在内外圈之间进行滚动，从而实现转子的顺畅转动。
2. 工作原理在航空发动机的运行过程中，高速滚动轴承承受着巨大的载荷和高速旋转的摩擦力。
其工作原理主要依赖于滚动体的滚动运动，将轴向力和径向力传递给内外圈，从而实现转子的平稳运转。
三、动力学行为研究方法及模型建立1. 研究方法针对航空发动机高速滚动轴承的动力学行为研究，主要采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法。
其中，理论分析主要用于建立轴承的动力学模型，数值模拟则用于分析轴承在不同工况下的动力学特性，实验研究则用于验证理论分析和数值模拟结果的准确性。
2. 模型建立在建立航空发动机高速滚动轴承的动力学模型时，需要考虑轴承的几何参数、材料性能、润滑条件、载荷及转速等因素。
通过建立合理的动力学模型，可以分析轴承在运行过程中的力学特性、振动特性及稳定性等。
四、动力学行为分析1. 力学特性分析航空发动机高速滚动轴承在运行过程中，受到轴向力、径向力及倾覆力矩等多种力的作用。
通过动力学模型的分析，可以了解这些力的产生原因、传递路径及对轴承性能的影响。
2. 振动特性分析振动是航空发动机高速滚动轴承运行过程中不可避免的现象。
通过分析轴承的振动特性，可以了解其运行过程中的稳定性和可靠性。
同时，振动特性分析还可以为轴承的故障诊断和预测提供依据。
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动力学特性进行了分析，得到阻尼系数的变化对轴承-转子系统动力学特性的影响.通过分析得出转速越大，刚度
与阻尼值的变化周期越短，而轴承-转子系统的动力学特性随阻尼增大成非线性减弱.
关键词：高速滚动轴承；轴承-转子；刚度-阻尼；非线性；动力学特性
中图分类号：TH 133.33
文献标志码：A
文章编号：1008-0562(2016)06-0630-06
1 滚动体与轴承接触刚度-阻尼变化
机器运转时，滚动轴承-转子系统常常发生振 动.不同工况条件下滚动轴承的润滑状态会引起轴
钢球与轴承的内外圈同时接触时，钢球法向直 径方向的两端形成了两个点接触副，各个接触副都
收稿日期：2015-03-31 作者简介：张强（1980-），男，辽宁 岫岩人，博士，教授，主要从事采掘机械结构设计及可靠性分析等方面的研究. 本文编校：焦丽
辽宁工程技术大学（自然科学版)网址：http://202.199.224.158/ /
第6期
张 强，等：高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析
631
可以表示成图 1 中所示的弹簧-阻尼模型，两个接触 副等效的刚度-阻尼系数通过串联的方式转换为钢 球与内外圈同时接触时的刚度-阻尼系数，见图 1.
高速滚动轴承-转子系统动力学特性分析
张 强，李子顺
（辽宁工程技术大学 机械工程学院，辽宁 阜新 123000）
摘 要：为研究高速滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性，分析了高速滚动轴承刚度和阻尼参数的推导方式，
得到滚动轴承刚度-阻尼值的变化与轴承滚动体的位置角的关系，及其变化幅与转速的关系；并对轴承-转子系统
kj
(ω
→
0)
=
⎛ ⎜ ⎝
1 k1
+
1 k2
⎞−1 ， ⎟ ⎠
（4）
c
j
(ω
→
0)
=
c1k22 + c2k12
(k1 + k2 )2
.
（5）
（2）激励频率很高时， (ω → ∞) ，则有
k
j
(ω
→
∞)
=
k1c22 + k2c12
(c1 + c2 )2
，
（6）
cj
(ω
→
∞)
=
⎛ ⎜ ⎝
1 c1
+
1 c2
对于运转的滚动轴承而言，同一个钢球在轴承 运转过程中与内外圈接触的刚度-阻尼随时间变化. 对于轴承中某一钢球来说，保持架旋转一圈，该钢 球分别经历了非承载区域和载荷随位置变化承载 区域，滚动体在轴承的位置见图 2，其中 Φ 为滚动 轴承在图中坐标系中承载滚动体的分布角度.
图 2 滚动轴承坐标
Fig.2 rolling bearing coordinates
如图 3 所示为单个钢球在滚动轴承运转过程 中在承载区域与内外圈接触时刚度-阻尼系数随滚 动体位置变化的曲线，图 3 中分别考虑了径向游隙 为 0 μm 和 25 μm 时，在径向载荷为 43 300 N、转 速为 419 rad/s 时的刚度-阻尼在承载区域的分布.图 中可以看出轴承中钢球不同位置角度时刚度-阻尼 系数不同，其中在 0°位置处，钢球与内外圈滚道接 触的刚度-阻尼系数最大.同时不同游隙下，刚度-阻 尼起始的位置不同，在游隙为零时，刚度-阻尼的起 始位置为正负 90°，而在径向游隙为 25 μm 时，刚 度-阻尼的起始位置减小，变为±85°.不同游隙下刚 度-阻尼在起始位置处的值均为最小.
Fig.3 along with change of rolling element position change
of stiffness damping coefficient
图 4 为径向游隙为 0 μm，径向载荷为 43 300 N 时，钢球 0°位置处的刚度阻尼随轴承转速的变化， 图中可以看出，随着轴承转速的增大，点接触刚度 -阻尼均在减小，其中刚度的减小近似为线性，而阻 尼则是随着转速的增大而逐渐减小.从图 3 中可知 在 0°位置处（即沿径向力的方向）的刚度和阻尼最 大，其主要原因是在该位置处，滚动体承受的载荷 最大，相应的变形也最大，导致接触面积最大，接 触面积增大引起了刚度和阻尼的增大.滚动体在不 同的位置，承受的载荷不同，相应的刚度阻尼也因 此不相同，在不考虑游隙及轴向载荷，轴承仅承受 径向力的情况下，轴承中承受载荷的滚动体仅仅为 下半圆周，即滚动体的方位角的取值范围为 180°. 在该范围内，滚动体的承载能力从小变大再由大变 小，刚度曲线的变化也反映出了滚动体承载能力随 位置角的变化情况.
Analysis of dynamic characteristics for high
speed rolling bearing- rotor system
ZHANG Qiang, LI Zishun (College of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China) Abstract: In order to research the nonlinear dynamics characteristic of the high speed rolling bearing-rotor system, this paper firstly analyzed the derivation of high-speed rolling bearing stiffness and damping parameters, obtained the change of the rolling bearing stiffness-damping value relations with the position of the rolling element bearing angle, and stiffness-damping value amplitude relations with speed. Then a detailed analysis of the influence of roll bearing-damping on the dynamic characteristics of bearing-rotor system was performed, and the influence of damping coefficient for the bearing-rotor system dynamics characteristics were obtained. Through the analysis, this study concluded that the greater change of rotating speed, the shorter the stiffness and damping values cycle amplitude, and bearing-rotor system dynamic characteristics nonlinear is weakened with the increase of damping. Key words: high speed rolling bearing; bearing-rotor; stiffness-damping; nonlinear; dynamic characteristics
⎞2 ⎟ ⎠
阻尼系数为
c1 + c2
.（3）
cj
=
⎛ ⎜ ⎝
k12
k1 + ω2c12
+
k22
k12 + ω2c12 k22
k2 + ω2c22
⎞2 ⎟ ⎠
+ ω2
⎛ ⎜ ⎝
+ ω2c22
c1 k12 + ω2c12
+
k22
c2 + ω2c22
⎞2 ⎟ ⎠
对上述刚度—阻尼系数进行讨论可得
（1）激励频率很低时，(ω → 0) ，则有
3 2.205
2.200 2
2.195
0°位置处的刚度-阻尼值则随着径向游隙的增大而不 断近似成线性的增大.其主要原因是，随着滚动轴承径 向游隙的增大，轴承载荷的分布范围越来越小，在径 向载荷不变的情况下，意味着更少的滚动体承担相同 的载荷，则每个单独的钢球承载的载荷增大，导致最 大载荷随着游隙的增大而逐渐增大，最终 0°位置处的 刚度-阻尼值增大.
1 + iωc1
+
k2
1 + iωc2
⎤2 ⎥ ⎦
，（1）
将式右边展开整理得刚度为
k1 + k2
，（2）
kj
=
⎛ ⎜ ⎝
k12
k1 + ω2c12
+
k22
k12 + ω2c12 k22
k2 + ω2c22
⎞2 ⎟ ⎠
+
ω2
⎛ ⎜ ⎝
+ ω2c22
c1 k12 + ω2c12
+
k22
c2 + ω2c22
轴承-转子系统动研究大
多基于线性动力学理论，对轴承-转子系统的稳定性 和幅频特性进行研究.但旋转机械系统中许多非线 性因素的存在（如油膜反力，径向游隙等），常引 发诸多非线性动力学现象（如分岔、混沌和跳跃等）. 因此需要研究润滑状态下刚度-阻尼的变化对滚动 轴承-转子系统非线性动力学特性的影响.
F
内圈 F
c1
k1
钢球
cj
kj
c2
k2
外圈
图 1 接触副刚度-阻尼模型
Fig.1 stiffness-damping model of contact pair
受简谐力 F 作用时，串联组合的刚度 kj 和阻尼系 数 cj 与角频率有关，并可根据复刚度方程式[2-3]求得