ISSN1000 3762 CN41-1148/TH
轴承2016年9期 Bearing 2016,No.9
1520,24
轴向载荷下高速角接触球轴承运动特性分析
汪杨，陈国定，李德水，余永健（西北工业大学机电学院，西安710072)
摘要：根据Newton运动定律和经典的Euler方程建立了高速角接触球轴承非线性动力学数学模型，通过轴承零件的受力分析，得出轴承内部各零件的动力学微分方程组及绕其自身质心转动的动力学微分方程，针对仅有轴向载荷的情况，采用四阶Runge-Kutta法对微分方程组进行求解，获得了角接触球轴承的动态性能。在此基础上研究了工况参数对高速角接触球轴承中钢球自转角速度、保持架位移以及内圈位移的影响规律。通过与高
速角接触球轴承拟动力学对比，表明轴承动力学研究更符合工程实际需求。关键词：角接触球轴承；轴向载荷；Runge-Kutta法；微分方程；动力学特性
文章编号：10003762(2016)09001506
中图分类号：TH133.33；TH113.2
文献标志码：B
AnalysisonMovementPerformanceofHighSpeedAngularContact
BallBearingsUnderAxialLoad Wang Yang,Chen Guoding,Li Deshui, Yu Yongjian
(School of Mechanical Engineering, Northwestem Polytechnical University, Xi'an 710072,China)
Abstract: The nonlinear dynamics mathematical model for high speed angular contact ball bearings is established based on Newton's law of motion and classical Euler equation. The dynamics differential equations of intemal parts of bearings and the dynamics differential equations for rotation around its center of mass are obtained by force analysis of parts of bearings. For the case of only axial load acting on bearings, the dynamic performance of angular contact ball bearings is obtained by using four order Runge Kutta method to solve the differential equations, On the basis of this, the influ-ence rule of operating condition parameters on rotation angular velocity of steel balls, displacement of cages and inner rings in high speed angular contact ball bearings is studied. The dynamics study on bearings is more in line with the needs of engineering practice, comparing with quasi dynamics analysis of high speed angular contact ball bearings Key words: angular contact ball bearing; axial load; Runge Kutta method; differential equation; dynamic character-istic
随航空航天技术的发展，发动机日益朝着大推重比方向发展，关键是提高航空发动机主轴轴承的d。·n值。随d。·n值的增大，轴承运转过
收稿日期：2016-03-28；修回日期：2016-04-20 基金项目：国家自然科学基金项目（51375148）
作者简介：汪杨（1993一），硕士研究生，研究方向为轴承动力学，Email：1923681947@qq.com；陈国定（1956—），男，教授，博士生导师，主要从事润滑理论分析和润滑系统设计、密封技术研究和设计、高递支承系统分析与设计、系统和部件级的热分析和热设计，E-mail：gdchen@nwpu edu.cn；李德水，男，硕士研究生，研究方向为轴承动力学，
Email:859864257@qq.com。万方数据
程中滚动体与内圈之间会出现严重的打滑和磨损，且滚动体与保持架之间的频繁碰撞也会影响轴承工作稳定性，甚至引起保持架断裂失效，这些现象对于航空发动机用高速轴承尤为突出，故需建立能够真实反映轴承运转的力学模型。
国外对高速角接触球轴承的性能分析始于20 世纪60年代。文献[1]提出了滚道控制理论，建立了轴承拟静力学分析模型，但该模型未考虑弹流润滑的作用；文献[2]结合弹流润滑理论进一步发展了滚动轴承的拟静力学模型，弥补了Jones模型的不足。然而由于轴承拟静力学模型并未考虑保持架的作用，存在着自由度少、计算精度低的问