力學(xué)模型及研究現(xiàn)狀 滾動軸承的動力學(xué)研究始于擬靜力學(xué)方法.是國外學(xué)者JONES于1959年創(chuàng)建的，他運(yùn)用庫侖摩擦定律對角接觸球軸承進(jìn)行了軸向動力學(xué)研究，并建立了用于球軸承擬靜力學(xué)分析的力學(xué)模型，為其后滾動軸承擬靜力學(xué)、動力學(xué)分析方法的建立莫定了基礎(chǔ)。C T WALTERS于1971年創(chuàng)建了球軸承動力學(xué)分析模型，其模型的創(chuàng)新之處是使保持架具有6個自由度.代替了以往的3自由度模型，使其對保持架運(yùn)動規(guī)律的研究更為準(zhǔn)確。1978年J W KANNEL等對于彈流潤滑區(qū)的球軸承的保持架進(jìn)行了深人分析，認(rèn)為保持架的運(yùn)動穩(wěn)定性是由球與保持架間的摩擦程度、軸承潤滑劑的s度和球與引導(dǎo)套圈間潤滑狀態(tài)的變化決定的。1979年以后，P K CUPTA將軸承的動力學(xué)分析方法進(jìn)行了大力的推廣，再次建立了球的6自由度運(yùn)動模型，并運(yùn)用基于微分方程組的數(shù)值方法對軸承的動態(tài)性能進(jìn)行了研究，首次系統(tǒng)地研究了滾動軸承動力學(xué)的隨時間變化的性能問題。但是由于該模型對力的計算模型的條件處理得過于簡單，所以模型的計算結(jié)果會有一定的誤差。隨后，P K GUP—TA 等以滾子軸承和球軸承的保持架作為實例研究了非平衡狀態(tài)下保持架的運(yùn)動規(guī)律，并將此數(shù)值與以往的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，得出了由內(nèi)圈引導(dǎo)的保持架設(shè)計比外圈引導(dǎo)的保持架設(shè)計更為合理的觀點(diǎn)，并計算出球軸承和滾子軸承在靜態(tài)載荷、非平衡載荷與徑向載荷聯(lián)合作用下的保持架磨損量與保持架出現(xiàn)渦動旋轉(zhuǎn)時的數(shù)據(jù)。他們提出，今后對滾動軸承的研究應(yīng)從軸承的動力學(xué)性能角度來考慮滾動軸承的參數(shù)設(shè)計。但是其模型計算云較大，所以在實際運(yùn)用中極為不便。所以后來C R MEEKS'對Gupta模型的運(yùn)行條件進(jìn)行了進(jìn)一步的簡化處理，建立了保持架的6自由度動力學(xué)模型，其目的是對保持架的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理以改善保持架的動力挽定性。 近些年來，國外關(guān)于軸承保持架的動力學(xué)分析軟件層出不窮。如:1992年，BOESIGER等針對球軸承的保持架開發(fā)了動力學(xué)計算軟件PADRE; 1996年，Meeks等在前人計算方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用變換坐標(biāo)系的方法去研究軸承保持架的動力學(xué)規(guī)律，并將得到均規(guī)律與以前得出的結(jié)果進(jìn)行了對比，證實了該方法釣準(zhǔn)確性與可靠性，用Newton—Raphson數(shù)值方法計算了滾動軸承的滾動體與保持架之間的接觸作用力及載荷 ; 1997年.H ARAMAKI為T滿足市場需求，開發(fā)了軸承動力學(xué)分析軟件BRAIN，并以球軸承為例左行了動力學(xué)研究.得出了令人滿意的結(jié)果。2001年L E STACKE等。.開發(fā)的三維模擬軟件BEAST,睡有分析保持架的自身運(yùn)動規(guī)律、自動計算其所受作毛力及滾子歪斜條件下的滾動體摩阻力的計算等新型功能。但是在該軟件中采用經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式去模擬章擦與阻尼.所以模擬結(jié)果與實際結(jié)果相比會出現(xiàn)一些偏差。2004年.F SADEGHI等學(xué)者經(jīng)過對軸承賣際運(yùn)轉(zhuǎn)情況的研究后，針對圓柱滾子軸承保持架建立了相應(yīng)的動力學(xué)模型并開發(fā)了分析軟件，通過對軸保持架的引導(dǎo)間隙與兜孔間隙的間隙比、保持架的付稱性等條件的研究.分析了保持架運(yùn)動的穩(wěn)定性，旦是其模型具有局限性.只適用于固體潤滑的軸承。起初，我國學(xué)者對滾動軸承動力學(xué)的研究僅局限于靜力學(xué)與擬靜力學(xué)階段，發(fā)展極為緩慢。但隨著國內(nèi)外軸承先進(jìn)技術(shù)交流的增多，我國學(xué)者對軸承動力學(xué)的研究有了進(jìn)一步的認(rèn)識，對軸承保持架動力學(xué)的研究也不斷增多。1997年，陳國定等在考慮了滾子與保持架之間的間隙后建立了保持架的分析模型;并開發(fā)了滾子軸承運(yùn)動特性的動態(tài)模擬軟件，從而計算出了各個滾子的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及保持架轉(zhuǎn)速，且對滾子和保持架的打滑進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并將其計算結(jié)果與國外科學(xué)家Gupta的同類文獻(xiàn)進(jìn)行了比較，得到了較為一致的結(jié)果，驗證了其模擬軟件的準(zhǔn)確性。2001年，周延澤、賴擁軍等〔”一”運(yùn)用振動理論，對滾動軸承保持架的內(nèi)外環(huán)平面的彎曲振動與扭轉(zhuǎn)振動、在周向上的彎曲與扭轉(zhuǎn)振動發(fā)生的禍合及保持架兩端的端面相對轉(zhuǎn)動等現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并考慮了彈性流體動力潤滑，提出了高速球軸承保持架的振動響應(yīng)模型，建立了保持架的動力學(xué)方程。2003年，劉文秀等在軸承保持架與滾動體相互作用力的研究中，首次引人了碰撞，使研究的結(jié)果與實際情況更為貼近。認(rèn)為滾動體與保持架的相互作用力不是單一的作用力，而是由三部分碰撞作用力組成的。這三部分碰撞作用力分別是滾動體與保持架的兜孔在接觸后引起的變形作用力、滾動體與保持架的兜孔之間的流體摩擦所產(chǎn)生的作用力及保持架與軸承的公轉(zhuǎn)角速度不一致所產(chǎn)生的碰撞作用力。他們認(rèn)為對保持架的運(yùn)動穩(wěn)定性起決定性作用的是軸承保持架的引導(dǎo)間隙和保持架的兜孔間睞.并研究了軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)對保持架運(yùn)動穩(wěn)定性的影響。 2007年，杜輝等人利用滾動軸承摩擦學(xué)、彈性流體力學(xué)、潤滑理論以及軸承動力學(xué)等理論，對高速圓柱滾子軸承零件的相互作用力的動態(tài)特性進(jìn)行了瞬態(tài)動力學(xué)解析，但是解析中沒有考慮滾子在高速狀態(tài)下可能出現(xiàn)的歪斜和傾斜情況。隨后，張志華、鄧四二等在動力學(xué)和擬動力學(xué)的基礎(chǔ)上，用數(shù)值方法分別對高速圓柱滾子軸承和角接觸球軸承進(jìn)行了動力學(xué)研究，得出了影響保持架動態(tài)特性的因素有:軸承轉(zhuǎn)速、工作載荷、引導(dǎo)間隙和兜孔間隙以及軸承腔內(nèi)油氣比。2010年，張曉鷗等r側(cè)利用有限元軟件對球軸承保持架運(yùn)轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了仿真及分析，得出了套圈與保持架的間隙及保持架兜孔間隙存在一定的比例關(guān)系，共同影響保持架運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。