变桨轴承套圈堵塞孔即滚珠装配工艺孔,位于轴承套圈的软带区域,该区域硬度较低,抗碾压能力较弱是轴承套圈的薄弱环节,因此堵塞孔的位置选择是否合适决定了变桨轴承的强度与寿命.针对MW级风电机组变桨轴承套圈堵塞孔位置的确定问题,对其轴承的结构、几何和受载特性进行了分析,建立了轴承内圈载荷分布的静力学模型,基于载荷分布计算结果提出了堵塞孔位置的快速确定方法;并且采用有限元方法分析了变桨系统中轴承的接触载荷分布,验证了堵塞孔位置快速确定方法的准确性.

针对经典滚动轴承力学特性的研究大多基于刚性套圈的假设,但无法应用于谐波减速器中发生套圈变形的薄壁轴承问题,基于柔性套圈变形假设得到薄壁轴承接触载荷-应力计算模型,并通过ANSYS建立薄壁轴承柔-柔接触三维有限元仿真模型。分析薄壁轴承装配受载引起套圈变形后滚动体接触载荷分布规律,研究薄壁轴承滚动体-滚道非理想接触下滚动体接触载荷-应力计算模型,指出传统刚性套圈假设、切片法分析薄壁轴承载荷分布以及估算薄壁轴承接触应力的局限性。通过理论数值计算和仿真结果对比,验证了基于柔性套圈假设分析薄壁轴承接触载荷-应力计算及仿真结果的合理性、准确性。

在风力发电机组弹性接触承载数值分析平台的基础上,建立了风电主轴双列圆锥滚子轴承的全尺寸接触模型,并用于研究给定工况下的3MW风电主轴轴承承载接触机理。在径向载荷条件下,比较了风电轴承接触载荷有限元结果与赫兹理论计算结果,从而验证了数值模型分析的合理性;在此模型的基础上,研究了倾覆力矩对风电轴承接触载荷分布的影响规律以及极限工况下的轴承接触载荷与变形分布;最后,分析了轴承轴向游隙变化对轴承承载接触载荷的影响。通过研究发现,给定工况条件下,轴向游隙负向增大时,最大接触载荷变大,轴向游隙正向增大时,受载的滚子变少,轴承最大接触载荷不断增大。风电主轴双列圆锥滚子轴承承载接触机理研究可为大兆瓦风电轴承柔性设计技术提供理论依据。

齿面磨损会改变齿廓形状从而导致接触状态发生改变,进而影响齿轮的动态特性和使用寿命等。针对渐开线直齿圆柱齿轮,基于Hertz理论和Archard公式建立磨损模型,并数值仿真了齿廓各点的磨损深度分布。计算表明,从齿根到齿顶磨损深度先减小后增大,在节点处磨损深度最小,在小齿轮的齿根处磨损深度最大,齿顶次之。在此基础上进一步探讨磨损对齿面接触载荷的影响,结果表明随着磨损深度的增加,双齿啮合区齿面载荷波动增加,单双齿交替点载荷突变减小。靠近齿根的双齿啮合区接触载荷先减小后增大,靠近齿顶的双齿啮合区接触载荷先增大后减小。该结论可以为进一步研究齿轮磨损影响因素进而提高齿轮的使用寿命提供理论支撑。

传统的计算滚子接触载荷与接触变形的方法计算量庞大,易出现系统崩溃的情况。采用等效替代的方法,建立了3种等效数学模型,运用牛顿迭代原理求解出滚子的变形量,进而求得不同滚子在3种数学模型下的接触变形与接触载荷,按照从小到大再到小的顺序进行数值排列,得到任意滚子在不同时刻的接触变形及接触载荷的变化范围。与传统计算方法相比,提出的新方法计算生成的程序迅速,不易出现系统崩溃的情况,且计算结果满足传统方法的数值。

微观黏滑和黏附失效是微机电系统中的常见现象,该现象主要是由于受包括静电力、范德华力及毛细力等各种表面力所起的主导作用而产生的.采用黏着接触理论和运动分析方法,得到了微观摩擦试验中黏滑出现的无量纲黏滑数,表微观黏滑是接触表面特性、形貌参数、接触载荷及滑动速度等综合作用的结果,进而获得黏滑现象的各种临界参数,提出了黏滑行为控制的表面修饰与形貌设计依据;针对微构件的黏附失效,采用Laplace公式并结合微构件的变形分析,探究了毛细力作用下微构件的变形特征与失稳行为,发现其变形过程中存在着不稳定的临界点,对应黏附行为的发生,进而提出了微构件防黏附的结构设计.

针对机器人减速器传动界面广泛存在的粗糙表面接触特性开展相关研究。以GW接触模型为基础,考虑粗糙峰接触过程中相互作用的影响,对它进行修正得到新的模型。采用修正模型计算粗糙表面接触载荷并推导出接触刚度,然后与原始GW接触模型的计算结果进行对比。在进一步的研究中,讨论了不同表面粗糙度与不同接触表面材料对接触载荷与接触刚度的影响。结果表明:粗糙表面接触参数不仅受粗糙峰相互作用的影响,还与粗糙度与接触表面材料有密切的联系

鉴于圆柱滚子轴承运转过程中承载区存在热力相互耦合作用,结合轴承动力学分析方法和热分析、温度场分析方法建立了滚动轴承热力耦合分析计算模型并进行了求解。基于建立的计算模型分析了热力耦合效应对轴承温度场分析和承载性能计算以及疲劳寿命预测的影响,并探讨了轴承结构参数以及工况条件对热力耦合效应计算效果的影响。结果显示,考虑热力耦合效应与不考虑热力耦合效应两种计算方法在温度场分布、承载性能以及疲劳寿命等计算结果上存在较明显的差异,且该差异受轴承结构参数和工况条件的影响。

基于高速铁路客车轴箱系统多界面接触力学分析模型，在轴箱轴承工况条件下，分析轴箱轴承滚动体与内、外圈间的接触载荷分布情况；建立高速铁路客车轴箱双列圆锥滚子轴承脂润滑弹流模型，并采用有限差分法数值解法。数值计算结果与最小膜厚公式获得的最小膜厚度进行比较，而最大润滑压力与相应的赫兹应力进行了比较。结果表明，在给定运行工况条件下，随着运行速度的增大，轴承滚道润滑接触形成的油膜压力减小，油膜增大；而当轴承载荷增大时，其油膜厚度减小，润滑压力增大。