疲劳剥落是轴承的主要失效形式之一,而轴承中滚动体与滚道间接触应力的变化是造成轴承疲劳剥落的重要因素。以角接触球轴承为研究对象,在经典拟静力学模型的基础上,考虑高转速工况下滚动体受惯性力的影响,构建轴承内部几何关系和受力平衡关系式,通过数值方法求解该模型,得到轴承在高转速工况下的特征参数,并将其与相关文献对比,验证了模型的准确性。在此基础上,分别控制轴向力、径向力以及转速,研究轴承在特定工况下接触应力的分布特征及变化情况,得到外载荷和转速的变化与轴承疲劳剥落之间的关系,为减轻轴承的疲劳剥落提供了一定的技术指导。

为研究圆柱滚子轴承摩擦生热特性,构建了一种考虑了主轴-轴承装配过盈量、离心力以及配合表面粗糙度的拟静力学分析模型。应用局部法计算得到轴承各部件间的摩擦生热量,通过实例分析了不同工况条件以及润滑参数对摩擦生热的影响。结果表明,轴承转速及外载荷对摩擦生热量有较大影响,转速越高,摩擦生热量增长越明显;润滑油动力黏度或油气比例系数的增大,均使得轴承摩擦生热量出现增长的趋势。

借鉴Jones的球轴承拟静力学研究方法,耦合球滚动体与滚道间的润滑油的影响因素、保持架与球滚动体之间的相互作用,以及保持架与引导套圈之间的动压润滑作用,建立了优化拟静力学分析模型。与Jones的拟静力学模型的仿真结果和实验结果对比显示,所建立的拟静力学模型准确可行。在此基础上,利用所建立的优化拟静力学模型,针对不同工况,对球与滚道间的油膜状况、保持架的受力等轴承的动态特性参数进行了分析。结果表明:转速对球与内、外套圈的油膜厚度的影响大于载荷的影响;在转速从小到大变化时,保持架与球之间的法向载荷、流体动压油膜对保持架的作用力出现由从大到小,逐渐趋于平稳的变化规律;当轴向载荷增大时,则有逐渐减小的趋势。