滚动轴承运动-接触精确建模与二次开发

马帅军,闫柯,张晓红,王明凯,朱永生,洪军

(西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室,710049,西安)

滚动轴承作为旋转机械转子系统的核心支撑零部件,其动力学性能直接影响装备整机的运行状态。轴承力学的发展经历了静力学、拟静力学、拟动力学和动力学四个阶段,其中动力学阶段考虑因素最多,计算精度最高,最为完善[1]。然而,基于运动微分方程对轴承动力学特性进行描述时,需要对轴承各组件进行复杂的空间力系分析,且存在方程参数多、初值依赖性强、非线性弱、收敛性不强等问题,例如广为所知的动力学软件ADORE[2],在仿真过程中需要设置配合公差、摩擦拖动系数、疲劳系数等上百个参数,操作专业性极强,给工程应用带来一定不便。随着多体动力学软件的不断成熟,如ADAMS、Simpack、RecurDyn等,通过将轴承各个零件视为纯刚体,忽略大变形,细化小变形,大幅度提升了动力学分析软件的计算效率[3],成为当前滚动轴承工程应用分析中的首选方案。

国内学者基于ADAMS等软件,围绕滚动轴承动态特性开展了大量研究工作。关猛等利用Pro-Engineer软件建立双列圆锥滚子轴承的三维模型,导入到ADAMS软件进行相关参数设置,进而开展了轴承的动力学特性仿真分析[4];姚廷强等直接利用ADAMS软件中的CMD参数化命令建立了四点角接触球轴承三维模型,并利用宏命令进行了相关参数设置,分析了不同工况下轴承的动态性能[5];张军飞等对上述仿真步骤进行了集成,编写了简单的轴承仿真界面,包括参数化建模和参数设置功能,提升了轴承动力学分析的便利性[6]。……