高速角接触球轴承保持架柔体动力学分析

基 金项 目 ：国 家 “ 十一 赢 ” 技 攻 关 项 目（ Ｐ Ｔ １ ５ ｌ ９ ；河 南 科 技 大 学 博 士 基金 项 目（ ９ ０ ３ ８ ； 科 Ｊ Ｐ 一 １ 一８ ） ０ ０ １ ９ ） 国家 自然 科 学 基 金项 目（ ０ ７ ２ ２ ５７５０ ） 作 者简 介 ：邓 四 二 （ ９ ３ ） 男 ， 授 。Ｅ ｍ ｉ ｓ＠ ｍａ ． ａ ｓ ｅ ｕ ｃ １６一 ， 教 — ａｌ ｅ ：ｄ ｉ ｈ ｕｔ ｄ ． ｎ ｌ ．
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中 图 分 类 号 ：Ｖ ３ ２２ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —０ ３ ２ １ ） ５０ ２ —７ ０ ０ １９ （ ０ １ ０ —６ ５０
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６ ２ ６
兵 工 学 报
兜 孔 的 中心 位移 。
第３卷 ２
撞 频率对 保持 架 的运 转 稳定 性 影 响 很 大 ， 至会 引 甚 起保 持架 的断裂 失 效 ， 此 对高 速 角 接 触球 轴 承 保 因 持架 瞬态 动态性 能研 究就 显得 非常重 要 。对于 高速
ｈ ｇ ｓ ｅ ｄ ａ ｇ ａ ｏ ｔ ｃ ａ ｌｂ ａ ｉ ｇ ｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ ｕ ｉ ｇ ｒｇ ｄ— ｅ ｉ ｌ ｉ ｈ— ｐ ｅ ｎ ｕｌ ｒｃ ｎ ａ ｔ ｂ ｌ ｅ ｒ ｎ ｓａ ａ ｙ ｅ ｓ ｎ ｉ ｉ ｆ ｘ ｂ ｅ ｍｕ ｔ— ｏ ｙ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌ ｓｓ ｐ ｏ ｌ ｌｉｂ ｄ ｙ ａ ｃ ａ ａ ｙ ｉ ｒ — ｇ ａ ＡＤＡＭＳ， ａ ｄ ｗａ ｅ ｉｉ ｄ ｂ ｈ ｏ ｒ ｍ ｎ ｓ ｖ ｒｆｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｍｐｕ ａ ｉ ｎ ｅ ａ ｔ ｔｏ ｘ ｍｐ ｅ ｏ ｐ ａ Ｔｈ ｅ ｕｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｌ ｆ Ｇｕ ｔ ． ｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｏ ａ ｙ ｓ
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第３ ２卷 第 ５ 期
２０ １１年 ５ 月
兵
工
学
报
ＶＯ ＿ ２ ｌ ３ ＮＯ ５ ．
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Ｍａ ２０１ ｖ １
高速 角接 触 球 轴 承 保 持 架 柔 体 动 力学 分析
邓 四二 谢 鹏 飞 ，杨 海 生 一， ，高银 涛
２ 保持 架与 钢球 间流体 动压 摩擦 力 ）
处 于 接 触 面 入 口 区 的 流 体 ， 泵 吸 作 用 下 进 入 在
等轴 承动力学 分析 软件 。 国内对 高速角 接触球 轴 承 动力学分 析也 做 了大 量研 究 ， 国 昌等 开发 了拟 林 静 力学 分析程 序 ； 国定 等 利用 弹流 理 论 对滚 动 陈 轴 承动 力学 进 行 了研 究 ； 云 冰等 、 黎 钦 等 叫 唐 王 利用 拟 动 力 学 法 ， 立 了 高 速 球 轴 承 载 荷 分 布 的 建 分析 模 型 。 至 目前 为 止 ， 多 数 角 接 触 球 轴 承 动 大 力学 分 析 模 型 都 是 将 保 持 架 整 体 视 为 刚 性 体 ， 仅 考虑 接 触 区域 的 弹 性 变 形 ， 航 空 发 动 机 高 速 角 而 接触 球 轴 承 保 持 架 因过 梁 与 侧 梁 较 薄 ， 得 保 持 使 架 整体 结 构柔 性 较 大 。鉴 于 此 ， 文 在 文 献 ［ １ 本 １］
别 为 接 触 面 的短 轴 和 长 轴 方 向 ， 图 ２所 示 。 如
触球 轴 承保 持 架 柔体 动 力 学 方 程 ， 用 Ａ Ａ 利 Ｄ ＭＳ系 统 开发 角 接 触 球 轴 承 刚 柔 多 体 动 力 学 分 析 程 序 ， 对 航空 发 动机 主 轴 高 速 角 接 触 球 轴 承 保 持 架 动 态 性 能进 行 分析 。
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Ｇ ｐａ的角接 触球 轴承 动力 学分 析结 果 加 以验 证 。 分析 结 果 表 明 ： 接 触 球 轴承 引导 间 隙与 兜孔 ｕｔ 角 间隙之 比 、 向载荷 与轴 向载荷之 比过 大或 过小 都不 利于保 持 架转 动 的平 稳 性 ； 对 刚体 保持 架 而 径 相 言， 柔体保 持 架转 动更 为平稳 。 关键 词 ：机械 学 ；角接 触 球轴承 ； 持 架 ； ｒｉ Ｂ ｍ ｔｎ法 ；柔 体 动力学 ； Ｄ ＭＳ 保 Ｃ ａｇ ａ ｐｏ — Ａ Ａ
角接 触球 轴承 的动态 性能 分析起 始 于 ２ ０世 纪 ６ ０年
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分 析 问题 ， ａｒ 结 合 弹流润 滑理 论建 立 了高 速 角 Ｈ ｒｓ ｉ
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图 １ 钢 球 中心 和 保 持 架 兜 孔 中心 的 关 系
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Ｏ 引 言
对于航 空 发动机 主轴 角 接触 球 轴 承 ， 轴 承 内 其
收稿 日期 ： ０ ０一Ｏ ２ ２１ ｌ一 ７
径与轴 承 转 速 之 积
值 一 般 大 于 １ ５Ｘ１ ｍｍ・ ． ０
ｒｍｉ， ／ ｎ 为高速 角 接 触球 轴 承 ， ： 钢 眯与保 持 架 之 间在 运动 过程 中常 出现 频 繁 的碰 撞 ， 其碰 撞 力 幅 度 和碰
（ 河 南科 技 大学 机 电 工 程 学 院 ， 南 洛 阳 ４ １ ０ ２ 浙 江 大 学 机 械 工程 学 系 ，浙 江 杭 州 ３ ０ ２ １ 河 ７ ０ ３； ． １０ ７ ３ 洛 阳 轴 研 科 技 股 份 有 限公 司 ，河 南 洛 阳 ４ １ ３ ） ． ７ ０ ９
摘 要 ：在 角接触球 轴承 动力 学分析基 础 上 ， 合 轴承 保 持 架 的柔体 性 ， 用修 正 的 Ｃ ａ — ａ — 结 采 ｒｉ Ｂ ｒ ｇ ｎ
接触 球轴 承拟 静力 学 分 析模 型 ， 该 模 型 缺乏 保 持 但
架 的 动 态 性 能 分 析 ； 后 Ｗａ ｅｓ 和 Ｇ ｐａ 先 后 此 ｌｒ ｔ ｕｔ 建 立 了 轴 承 动 力 学 分 析 模 型 ， 此 基 础 上 国外 先 后 在 发 展 了 Ｃ Ｂ Ａ 、 Ｒ Ｉ 、 Ｄ Ｒ 与 Ｂ Ａ Ｔ Ｙ Ｅ Ｎ Ｂ ＡＮ Ａ Ｏ Ｅ Ｅ Ｓ
Ａｎｇ ａ ｎｔ ｃ ｌ Ｂｅ ｒ ｎｇ ｕｌ ｒ Ｃｏ ａ ｔ Ｂａ ｌ ａｉ
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（ ． ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｒｎ ｃ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ，Ｈｅ ａ ｉ ｅｓｔ ｆＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ １ Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｔｏ ｉｓ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｌ ｏ ａ ｇ４ ０ ｙ ｕ ｙ ｎ ７ ３，Ｈｅ ａ １ ０ ｎ ｎ，Ｃ ｉａ ｈｎ
ｐｏ ｔ ｎ子结 构模 态综 合法建 立 高速角 接触 球轴 承保 持架 柔 体 动力 学 方程 。利 用 Ａ Ａ Ｄ ＭＳ系 统 开发 了
角 接 触 球 轴 承 刚 柔 多体 动 力 学 分 析 程 序 ， 高 速 角 接 触 球 轴 承 保 持 架 动 态 性 能 进 行 了分 析 ； 采 用 对 并
角 接 触 球 轴 承 动 力 学 分 析 模 型 基 础 上 ， 保 持 架 将 作 为 一 个 柔 性 体 ， 立 航 空 发 动 机 主 轴 高 速 角 接 建
接 触 面的 同时 ， 对 运 动 钢球 的表 面 产生 滚 动 摩擦 也 阻力 Ｆ （） 和滑 动 摩 擦 阻力 Ｆ （， ， 标 号 Ｔ 下 ）。 和 １ 分