针对高速圆柱滚子轴承保持架在引导方式选用上存在分歧的问题,基于Adore建立了高速圆柱滚子轴承的仿真模型,分析了保持架在外引导和内引导方式下,滚子数量、径向游隙、保持架引导间隙和兜孔间隙对保持架打滑及运转稳定性的影响,并通过高速轴承打滑试验验证了仿真模型的可靠性。结果表明,在内圈旋转的情况下,内引导方式比外引导方式更有利于防止保持架打滑;内引导方式下,采用较小的轴承径向游隙和引导间隙可以降低保持架的打滑率,并提高其运转稳定性;兜孔间隙对保持架打滑几乎没有影响,但是随着兜孔间隙的增大,保持架运转稳定性变差。

涡轮泵支承轴承由于在超低温环境下工作,其保持架兜孔通常为椭圆形。基于滚动轴承动力学理论,通过建立保持架兜孔形状为椭圆的角接触球轴承动力学方程组,研究了不同工况参数及不同结构参数对保持架打滑率和摩擦功耗的影响。结果表明,保持架打滑率随轴承转速、径向游隙以及兜孔轴向间隙增加而增加;随轴承载荷、引导间隙及保持架兜孔周向间隙增加而减小。摩擦功耗随轴承转速、轴向载荷、引导间隙、兜孔周向间隙以及轴向间隙增加而增加;随径向载荷和径向游隙增加而减小。

建立圆柱滚子轴承保持架的动力学模型,分析圆柱滚子轴承的外圈油沟尺寸、滚子倒角尺寸、径向游隙、引导间隙参数对保持架动力学特性的影响。结果表明:轴承外圈油沟尺寸过大或过小会使保持架转动的稳定性降低,使得保持架打滑率偏高、应力偏大;滚子倒角尺寸对保持架碰撞力影响较小,但合理的滚子倒角半径尺寸有利于轴承保持架运转得更加稳定,降低保持架打滑率;增大轴承径向游隙会使保持架打滑率和应力增大,加速保持架疲劳失效;不合理的引导间隙会使保持架运动稳定性大幅度降低,引导间隙过小导致保持架与引导面摩擦力过大,易发生磨损失效,而过大则会使保持架质心涡动范围增大,稳定性降低。