高速角接触球轴承动力特性及试验装置研究

摘要

随着高速加工技术的发展，高速电主轴的应用越来越广泛，角接触陶瓷球轴承是电主轴主要支承方式，角接触球轴承的动力学特性是电主轴轴承—转子系统动力学特性分析的基础和主要内容。因此对高速角接触球轴承动力特性进行研究有着重要的意义。本文基于轴承动力学理论、Hertz接触理论和弹流润滑理论，分析了考虑弹流润滑对角接触球轴承动力特性影响，并进行了试验装置研究。
　　本研究主要内容包括：⑴静态分析。以角接触球轴承低速运转或静止时的变形（轴向变形、径向变形和弯曲变形）为变量，建立了静力学模型。从求解静态方程出发，对静态方程组进行求解，为拟静力学方程组提供初值。建立拟静力学模型，以角接触球轴承高速运转时的变形量及辅助参数为变量，建立拟静力学方程组，提出其求解方法并编写了相应的程序。⑵动态分析。高速角接触球轴承在实际工作中，由于油膜的存在，使得滚动体与内、外圈的计算刚度与实际刚度存在一定偏差，为了更接近实际工况，利用拟静力学的结果，对滚动体与滚道之间的最小油膜厚度进行求解，并计算油膜刚度，将油膜刚度与接触刚度进行分析，引入等效刚度代替经典计算中的接触刚度。分析对比考虑弹流润滑前后轴承内部动态特性参数。⑶试验装置设计。针对高速角接触球轴承设计试验装置，提出合理试验方案，采用油气润滑系统及多种加载装置，模拟实际工况条件下轴承内部工作状态，利用压电传感器来测量轴承内部的动力特性参数。⑷研究表明，考虑弹流润滑理论下，引入等效刚度，轴承内部动力特性参数有着明显的变化。引起这一原因的主要因素是油膜厚度的变化，导致油膜刚度的变化，进而使得等效刚度发生变化。弹流润滑对轴承外圈影响相对于内圈较小，但依旧不可忽视其影响。分析结果对轴承的应用具有一定的借鉴意义。

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附图索引

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 国内外现状

1.3 课题意义

1.4 本文研究方法及内容

第2章 角接触球轴承动力学分析基本理论

2.1 轴承的几何参数

2.2 轴承工作中的内部运动状况

2.3高速轴承运动中不可忽略的参数

2.4 Hertz接触理论

2.5 弹流润滑理论

2.6 本章小结

第3章 高速角接触球轴承拟静力学分析

3.1 静态分析的意义

3.2 静态分析计算

3.3静态计算流程

3.4 轴承静态参数分析

3.5 本章小结

第4章 基于弹流润滑理论的高速轴承动力学分析

4.1角接触球轴承的运动分析

4.2方程求解方法

4.3 刚度分析

4.4 求解方法流程

4.5 实例分析

4.6 本章小结

第5章 高速角接触球轴承试验装置研究

5.1 试验方案

5.2 试验平台的设计

5.3 具体实施方式

5.4 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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