高速圆柱滚子轴承动力学及运动仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.comISSN1000-3762轴承2006年第1期——11—3CN41—1148／'I'HBearing2O06．No．．．-产品设计与应用_．．高速圆柱滚子轴承动力学及运动仿真张志华，周彦伟，邓四二．一，杜辉(1．河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003；2．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116023)摘要：在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上，建立了轴承瞬态动力学方程，利用Newton—Raphson和Runge—Kutta算法对其数值求解，并利用求解结果在PrE

2、Meehardsm中实现对滚动轴承的运动仿真。关键词：高速轴承；圆柱滚子轴承；拟动力学；仿真中图分类号：TH133．33；TB122文献标识码：B文章编号：1000—3762(20o6)01—0001—03DynalnicsandMotionSimulationofHighSpeedCylindricalRollerBearingsZHANGZhi—hua，ZHOUYah—wei，DENGSi—e一，．，DUHui(1．SchoolofMechanicalandElectronicEnee血g，HenanUnivers

3、ityofScienceandTechnology，Luoyang471003，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTeehnolo~，Dalianl16023，China)Abs嘣：Onthebaseofdy珊csstudyofthehishspeedcylindricalmilerbearings，thetransientdyna~eequationsofthebearingarepublished，theNewton-Raphsonmet

4、hodandRun一Kuttamethoda地usedtonumericalsolutions，themotionsimulationofthebengisrealizedinthePro／EMechanismbyusingsolvedresults．Keywords：higII—speedbearing；cylindricalrollerbearing；simttlationdynamics；simulation高速圆柱滚子轴承通常在高速、高温下工作，局部坐标系(，Y，)。)，如图l所示(其中z轴为保持架与滚子和套圈

5、之间存在着摩擦磨损和不断沿轴承轴线)。坐标变换的一般形式为的剧烈碰撞，进而导致轴承过早失效。目前，国外{刚=[]({rf+{df)(I)对轴承的动力学仿真做了许多研究-3J，而国内式中：{R}表示在整体坐标系中描述的向量；对轴承动力学仿真还停留在拟动力学分析-6J{r}表示在局部坐标系中描述的向量；{d}表示上。本文针对航空发动机主轴圆柱滚子轴承进行两坐标系间的平移量；[]为两坐标系间的转动了瞬态拟动力学分析，建立了相应的轴承二维瞬变换。态动力学微分方程组并进行了数值求解，根据数值求解的结果，在Pro／EMechani

6、sm中对轴承进行运动仿真，其仿真结果可为高速圆柱滚子轴承优化设计提供理论依据。1高速圆柱滚子轴承动力学方程1．1方程中的坐标系系统根据滚子轴承的特点，选取一个整体坐标系(，l，，z)和若干个局部坐标系(套圈的局部坐标系(，l，，z)，保持架局部坐标系(，l，，z)，滚子图1数学模型的坐标系系统收稿日期：2005—08—10；修回日期：2005—09—151．2基本假设基金项目：国家“十五”科技攻关项目(HK一2002—043)(1)滚子具有4个自由度：滚子自转角速度、作者简介：张志华，男，硕士研究生。维普资讯http:

7、//www.cqvip.com《轴承》20o6．№．1公转角速度、滚子沿其局部坐标轴、ye方向上Ⅳ0UT(D一ⅣIN(一Fc(订一(FTBR—FWR)=0的径向位移，这里不考虑滚子的轴向窜动。(1，2，⋯，NZ)(4)(2)保持架的运动为平面运动，其自由度为3：第个滚子绕自身轴自转的运动微分方程可径向平面内沿其局部坐标轴、yc方向上的偏心表示为位移及其转速。告=r[F+F一F一F]+‰一(3)外圈中心固定，内圈以角速度Bhaft旋转。(4)轴承各零件间的润滑为弹流润滑或流体一xeyl(i=1，2，⋯，Ⅳz)(5)动压润

8、滑。式中：为第i个滚子绕自身轴旋转运动的角加1．3内圈受力分析及平衡方程速度。内圈主要受滚动体对内圈的接触法向力、摩将滚子作为刚体，其质量集中于质心，那么有擦力、外力和外力矩。轴承内圈在这些力的作用第个滚子绕轴承中心线公转的运动微分方程为下处于平衡状态，它们满足下列平衡方程m(r+R)f=(R+r)[FIN(‘F+F岔一F+『一N