力學(xué)模型及研究現(xiàn)狀 滾動(dòng)軸承的動(dòng)力學(xué)研究始于擬靜力學(xué)方法.是國(guó)外學(xué)者JONES于1959年創(chuàng)建的，他運(yùn)用庫(kù)侖摩擦定律對(duì)角接觸球軸承進(jìn)行了軸向動(dòng)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(dòng)軸承擬靜力學(xué)、動(dòng)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(dòng)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(gè)自由度.代替了以往的3自由度模型，使其對(duì)保持架運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究更為準(zhǔn)確。1978年J W KANNEL等對(duì)于彈流潤(rùn)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(dòng)穩(wěn)定性是由球與保持架間的摩擦程度、軸承潤(rùn)滑劑的s度和球與引導(dǎo)套圈間潤(rùn)滑狀態(tài)的變化決定的。1979年以后，P K CUPTA將軸承的動(dòng)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(dòng)模型，并運(yùn)用基于微分方程組的數(shù)值方法對(duì)軸承的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究，首次系統(tǒng)地研究了滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的隨時(shí)間變化的性能問題。但是由于該模型對(duì)力的計(jì)算模型的條件處理得過于簡(jiǎn)單，所以模型的計(jì)算結(jié)果會(huì)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(shí)例研究了非平衡狀態(tài)下保持架的運(yùn)動(dòng)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(jì)比外圈引導(dǎo)的保持架設(shè)計(jì)更為合理的觀點(diǎn)，并計(jì)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(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)。他們提出，今后對(duì)滾動(dòng)軸承的研究應(yīng)從軸承的動(dòng)力學(xué)性能角度來考慮滾動(dòng)軸承的參數(shù)設(shè)計(jì)。但是其模型計(jì)算云較大，所以在實(shí)際運(yùn)用中極為不便。所以后來C R MEEKS'對(duì)Gupta模型的運(yùn)行條件進(jìn)行了進(jìn)一步的簡(jiǎn)化處理，建立了保持架的6自由度動(dòng)力學(xué)模型，其目的是對(duì)保持架的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理以改善保持架的動(dòng)力挽定性。 近些年來，國(guó)外關(guān)于軸承保持架的動(dòng)力學(xué)分析軟件層出不窮。如:1992年，BOESIGER等針對(duì)球軸承的保持架開發(fā)了動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件PADRE; 1996年，Meeks等在前人計(jì)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(dòng)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(duì)比，證實(shí)了該方法釣準(zhǔn)確性與可靠性，用Newton—Raphson數(shù)值方法計(jì)算了滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)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(chǎng)需求，開發(fā)了軸承動(dòng)力學(xué)分析軟件BRAIN，并以球軸承為例左行了動(dòng)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(dòng)規(guī)律、自動(dòng)計(jì)算其所受作毛力及滾子歪斜條件下的滾動(dòng)體摩阻力的計(jì)算等新型功能。但是在該軟件中采用經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)公式去模擬章擦與阻尼.所以模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果相比會(huì)出現(xiàn)一些偏差。2004年.F SADEGHI等學(xué)者經(jīng)過對(duì)軸承賣際運(yùn)轉(zhuǎn)情況的研究后，針對(duì)圓柱滾子軸承保持架建立了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型并開發(fā)了分析軟件，通過對(duì)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(dòng)的穩(wěn)定性，旦是其模型具有局限性.只適用于固體潤(rùn)滑的軸承。起初，我國(guó)學(xué)者對(duì)滾動(dòng)軸承動(dòng)力學(xué)的研究?jī)H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(guó)內(nèi)外軸承先進(jìn)技術(shù)交流的增多，我國(guó)學(xué)者對(duì)軸承動(dòng)力學(xué)的研究有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，對(duì)軸承保持架動(dòng)力學(xué)的研究也不斷增多。1997年，陳國(guó)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(dòng)特性的動(dòng)態(tài)模擬軟件，從而計(jì)算出了各個(gè)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(duì)滾子和保持架的打滑進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并將其計(jì)算結(jié)果與國(guó)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(yàn)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(dòng)理論，對(duì)滾動(dòng)軸承保持架的內(nèi)外環(huán)平面的彎曲振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、在周向上的彎曲與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)發(fā)生的禍合及保持架兩端的端面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)等現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并考慮了彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑，提出了高速球軸承保持架的振動(dòng)響應(yīng)模型，建立了保持架的動(dòng)力學(xué)方程。2003年，劉文秀等在軸承保持架與滾動(dòng)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(shí)際情況更為貼近。認(rèn)為滾動(dòng)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(dòng)體與保持架的兜孔在接觸后引起的變形作用力、滾動(dòng)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(duì)保持架的運(yùn)動(dòng)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(duì)保持架運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響。 2007年，杜輝等人利用滾動(dòng)軸承摩擦學(xué)、彈性流體力學(xué)、潤(rùn)滑理論以及軸承動(dòng)力學(xué)等理論，對(duì)高速圓柱滾子軸承零件的相互作用力的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)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(dòng)力學(xué)和擬動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，用數(shù)值方法分別對(duì)高速圓柱滾子軸承和角接觸球軸承進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究，得出了影響保持架動(dòng)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(duì)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。