针对公转-自转工况下滚针轴承保持架失效问题,基于滚动轴承动力学理论,建立了公转-自转工况下的滚针轴承动力学微分方程组,采用GSTIFF变步长积分算法对轴承进行了求解。以保持架应力来评估保持架强度,开展了轴承工况条件对保持架应力影响的研究并指导保持架选材。结果表明,有公转工况下,保持架应力明显大于无公转工况;滚针与保持架碰撞力主要影响滚针与保持架接触区处的应力值,并随碰撞力的增大而增大;保持架离心力主要影响保持架横梁斜坡夹角处的应力,并随离心力的增大而增大。公转速度较低时,保持架材料选0Cr18Ni9Ti更合适;公转速度较高时,则选20CrMo更合适。

航空发动机主轴系统中滚动轴承常与弹性支承和挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)联合使用,以降低转子的振动。由于支承方式的改变,轴承的运动状态发生较大的变化。基于滚动轴承动力学理论和模态综合法,建立了弹支SFD圆柱滚子轴承-刚性转子刚柔耦合动力学分析模型,开展了转子不平衡量产生的非稳态载荷对弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性的影响研究。结果表明,非稳态工况下,弹支SFD圆柱滚子轴承保持架打滑率表现出明显的波动;挤压油膜阻尼器结构参数对轴承承载和打滑特性有不同程度的影响;周期性的时变载荷使保持架打滑增大且打滑率呈现无规则波动。

针对某航空发动机用双列角接触球轴承运行过程中摩擦功耗的变化,基于滚动轴承动力学理论,建立了双列角接触球轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步积分算法进行求解,分析了轴承工况参数和结构参数对其摩擦功耗的影响规律,并通过正交分析方法对轴承结构参数进行了优化。结果表明,随着轴承转速、轴向载荷、预紧量的增加,轴承总摩擦功耗均呈增大的趋势;随着滚动体个数、内外沟曲率半径系数的增加,轴承总摩擦功耗呈现减小的趋势;内沟曲率半径系数对轴承摩擦功耗影响最大,滚动体个数影响次之,外沟曲率半径系数影响最小。

为实现氮化硅陶瓷滚子抛光的高效、高精度要求,提出磁流变、化学与超声复合的抛光工艺方法。分析复合抛光的加工机理;利用试验机,在不同工艺参数下进行了复合抛光工艺试验,分析各主要工艺参数对抛光材料去除率和滚子表面粗糙度的影响规律,确定出复合抛光的最佳工艺参数。结果表明:复合抛光后陶瓷滚子表面粗糙度Ra由0.3μm减小至0.03μm;在最佳工艺参数下,滚子能够在保持较高材料去除率的同时获得较好的表面质量;材料去除过程主要是磁流变抛光的剪切作用、超声波抛光的冲击作用以及抛光过程中一系列化学反应综合作用的结果。

针对轴承外圈侧面缺陷的在线检测要求及传统人工检测方法的不足,提出了一种基于差影法的轴承外圈侧面缺陷检测的新方法。该方法通过对轴承外圈侧面图像进行处理与分析,快速、准确地实现了轴承外圈侧面缺陷的识别。首先,使用CCD数字摄像机作为图像传感器进行图像采集;然后,对图像进行滤波去噪、图像分割、边缘检测处理,以对轴承外圈侧面进行快速定位;最后,采用差影法进行缺陷检测,并采用8-连通域法对缺陷进行标记。实验表明,该系统运行稳定,实时性好,抗噪能力强,运算速度快,并可有效检测出轴承外圈侧面缺陷。