軸向載荷作用下角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)建模及振動(dòng)譜解析.pdf

1、角接觸軸承的運(yùn)行狀況是機(jī)械部件能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)、實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能和達(dá)到預(yù)期壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以應(yīng)用于空間環(huán)境的角接觸軸承為對象進(jìn)行空間狀態(tài)下軸承運(yùn)行失效機(jī)理和狀態(tài)的研究。由于空間在軌環(huán)境中無法獲取軸承運(yùn)行狀態(tài)信息，亟需在地面模擬空間環(huán)境下開展軸承壽命評估試驗(yàn)，從大量候選滾動(dòng)軸承中篩選出最優(yōu)性能軸承安裝到空間飛行器中。
　　目前模擬空間環(huán)境下的固體潤滑滾動(dòng)軸承壽命狀態(tài)監(jiān)測手段有摩擦力矩測試和溫度測試。由于摩擦力矩和溫度測試所包含軸承特征信

2、息單一，不能完整的反映軸承的運(yùn)行特點(diǎn)，從而不能有效反映軸承性能的退化趨勢，因此振動(dòng)測試作為模擬空間環(huán)境下固體潤滑滾動(dòng)軸承的手段逐漸得以關(guān)注，在固體潤滑滾動(dòng)軸承的壽命表征和預(yù)測方面具有很好的潛力。
　　論文針對空間滾動(dòng)軸承精度失效，壽命狀態(tài)難以評估的難題，以振動(dòng)信號為落腳點(diǎn)，開展了地面模擬空間滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)模型的建立和失效機(jī)理的分析，總結(jié)了軸承精度失效振動(dòng)信號的主要特點(diǎn)、分析了軸承振動(dòng)信號隨磨損狀態(tài)的演變過程、并進(jìn)行了建模，進(jìn)而對比

3、實(shí)測地面模擬真空環(huán)境下軸承的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析驗(yàn)證，具體研究內(nèi)容如下:
　　1.角接觸軸承載荷、轉(zhuǎn)速的波動(dòng)以及磨損的加劇造成了軸承的失效，論文通過角接觸軸承的分析理論基礎(chǔ)計(jì)算了軸承曲率半徑的變化、接觸力、接觸力矩的變化等靜態(tài)情況下分析了軸承磨損狀態(tài)下振動(dòng)信號的變化情況，可以對軸承基本的運(yùn)行性能進(jìn)行揭示。
　　2.研究了穩(wěn)態(tài)EHL狀態(tài)下角接觸球軸承的油膜厚度，詳細(xì)討論了鋼球—滾道接觸副的剛度特性和阻尼特性，并確定角接觸球軸承系

4、統(tǒng)的總剛度和總阻尼，得到了角接觸球軸承的振動(dòng)方程。
　　3.在靜力學(xué)分析理論基礎(chǔ)上，論文建立了角接觸軸承的動(dòng)力學(xué)模型，針對鋼球的接觸角呈現(xiàn)瞬時(shí)變化的特點(diǎn)，分析鋼球與滾道接觸所產(chǎn)生的牽引力和相互作用力，并分析其將對軸承的運(yùn)行特性造成的影響。
　　4.為了實(shí)現(xiàn)對地面模擬真空環(huán)境下軸承的動(dòng)力學(xué)特性分析，將固體潤滑顆粒的性能進(jìn)行了討論，建立廣義雷諾方程分析了固體潤滑軸承橢圓接觸區(qū)域的牽引力變化模型，實(shí)現(xiàn)了固體潤滑空間滾動(dòng)軸承接觸形式