保护轴承用于支承主动磁悬浮轴承系统中高速跌落的悬浮转子,其抗冲击性能直接影响磁悬浮轴承系统的安全性和可靠性。为研究立式主动磁悬浮轴承系统中保护轴承的抗冲击性能,以满装混合陶瓷球轴承作保护轴承,对转子-保护轴承系统进行受力分析,建立转子-保护轴承的动力学模型。利用多体动力学软件对转子跌落到保护轴承过程中保护轴承所受的碰撞力进行仿真,分析转子偏心状态下,跌落转速和动平衡精度等级对碰撞力的影响。结果表明:随着跌落转速和动平衡精度等级的提高,保护轴承所受的轴向碰撞力保持不变,径向碰撞力随之增大。

基于MATLAB编程建立了接触变形的分析模型和基于ANSYS建立了接触应力的分析模型,分析了静态下某解放牌载货车用十字轴万向节轴承径向游隙对其接触变形和接触应力的影响。结果表明随径向游隙增大,轴承偏斜引起的接触变形所占分量增大;滚针所受最大接触应力最大值先减小后增大;十字轴万向节轴承的最佳径向游隙为-0.01~0mm;最后进行了试验验证,试验结果与分析结果一致。

采用MATLAB编程和ANSYS数值分析的方法,对某解放牌载货车用十字轴万向节轴承进行了考虑游隙及挠度的载荷分布计算,并将载荷分布计算结果作为应力分析的输入条件,对受载最大滚针进行了接触应力分析,根据所得应力极值建立了十字轴万向节轴承寿命修正模型。分析计算结果表明,相比于传统寿命计算方法,修正后的轴承寿命计算方法考虑到了游隙与挠度对十字轴万向节轴承寿命的影响,对轴承寿命的预测精度显著提高,试验验证结果与分析结论具有良好的一致性。