JTEKT滚动轴承动力学分析系统介绍

近些余载来，货车研制商和各方面工业化的仪器研制商减速达到电器化和低碳化，这就需要在这个行业领域操作的滑动滚针轴承含有更低的挤压转矩和更加高的转数。此外，轴承的使用环境比以往更恶劣，如急剧降速或滑行相应冗杂的反力振幅，因，就必须保障在以上启动氛围下的抗用性和效能。轴承在从未经历过的条件下使用率越来越高，与此同时，为了及时响应客户的要求，需要降低轴套方案交盘周期公式。由于内、外部环境的这些变化，与以原型设计和试验为重点的常规开发过程相比，大量的注意力集中在利用分析/仿真的开发过程上。

为了应对这种环境变化，JTEKT独立开发了轴系剖析软件(S.S.A.P.)作为支持轴承设计的软件。S.S.A.P.的主要功能如图1所示。S.S.A.P.允许在穿过多个轴、齿轮和轴承的单元级上进行建模。同时，通过考虑功率流、壳体刚度、轴刚度等因素的轴承分析，可钻研联轴器套耐用度、内外部负荷规划、滑动摩擦力距和的联轴器套内外部负荷心态。由于上述背景，人们对复杂工况下冲击造成的损伤和轴承内部性能等问题更加关注。使用当前的静力学分析已无法了解这些情况，而需要动力学分析的情况越来越多。因此，轴承设计中的重要因素是在初始设计阶段了解轴承在实际工况下的性能。

伴随对采用能量学深入深入讲解(模型制作)通过滚针滚动轴承深入深入讲解的业务需求不停的增多，开拓了滚针滚动轴承能量学深入深入讲解系统(S.S.A.P./MBD)是 S.S.A.P.的新功能键。球王会说明了S.S.A.P./MBD并简介了用范本。

图1 S.S.A.P的大部分基本功能

1 系统软件现状分析

1.1 浅析的方法

S.S.A.P./MBD是根据多体扭矩学( MBD)理论依据实现滑动轴承设计的3D扭矩学剖析软件。在由数个机件及运转情况组成了的设备体统，在MBD中建八局立了每家机件及运转情况的动作方程式，可算起不易在测量的机件及运转情况相护之间的相护用及单体机件ꦺ及运转情况的位移和速率等条件。S.S.A.P./MBD的探讨方案如下图2下图。

图2 S.S.A.P./MBD的定量分析方式

1，列出了分为轴承型号以内的各配件上的的独有壮态向量，即

下面来，核算在类似这些程序下功能在各加工所需要的零部件上的力和载荷。非常典型彼此之间功能的好案例是加工所需要的零部件间的碰到力。使用Hertz碰到学说核算碰到力，之中爆发抵触由3D发展空间中1个加工所需要的零部件的的位置联系导出来，使ꦉ用油膜的量被分类为韧性相似度高值。使用类似这些技术，构建了有氧足球运动式子来解微分方程式功能在各加工所需要的零部件上的力和载荷。(2)和(3)式是转动体有氧足球运动式子的好案例。

如(2)和(3)式所示，考虑了液体和润滑剂所产生的力和重力，如各零件的相互作用、滚动黏滞阻力和混合阻力，并建立了各零件6自由度的平动和旋转运动方程。通过数值积分法求解由此建立的运动方程，得到下一步的状态向量。从这点开始，通过重复该循环，可获得各零件在每个时刻的状态向量，并预测轴承性能。

2.2 具体分析流程图/的功能

食用S.S.A.P./MBD做滚针轴承研发时的核心操作流程就像文中3图甲中。

图3 剖析程序流程

关键在于，利用率模拟机的目标物品的轴系建模确定了静结构流体结构运动学分折，以认知用处在被探析轴承型号上的轴径、径向承载能力包括由啮合促使的💃游隙变现、导辊发生形变等。静结构流体结构运动学分折获得的到的参数信息显示被用做动结构流体结构运动学分折的键入参数信息显示，动结构流体结构运动学分折行同样也会键入行为日子等参数信息显示。不仅，为了更好地如何设计转动体与导辊两者之间的热胀冷缩质条件，衡量了操作其最典型的滑润油时有所不同负荷下相比于圆心车速的滑链率与热胀冷缩质条件的相互关系(拖动身材身材曲线)。由此而知加入了参数信息显示库，以启动主动如何设计。拖动身材身材曲线的列子💧就像文中4如图所示。

图4 拖动折线

另外，对于零件间的接触阻尼系数，通过独立的接触阻尼试验和简化的数据输入将各种材料、润滑油和润滑脂组合起来，建立了数据库。该系统支持样本中列出的轴承类型，除更精确计算滚道圆度变形和边缘接触(图5)外，还可分析通用软件不容易分析的因素，如作为分析条件的各种轴承载荷和波动、偏斜、激振和其他运行条件。分析完成后，轴承性能以动画分析的形式直观地出现在结果处理窗口上，还能以动画显示冲击载荷和摩擦作用的计算结果，为轴承设计提供数据支撑。S.S.A.P./MBD的�ꦇ�结果处理窗口如图6所示。

图5 边部触碰的高定位精度估算

图6 最后操作窗口最大化

2 S.S.A.P./MBD的选用例子

2.1 球滚柱轴承的自旋定性分析

在此介绍的S.S.A.P./ MBD的首个使用示例是通过球轴承自旋分析进行轴承内部优化设计。如图7所示，对于以某接触角运行的球轴承(例如轴向受载的角接触球轴承和深沟球轴承)，几何上会产生球的自旋和陀螺旋转。这就解释了球与沟道之间的摩擦阻力是高速旋转时球轴承摩擦力矩增加或沟道摩擦/卡死的原因。因此，要开发高速且低摩擦力矩的球轴承，准确掌握球的自旋特性非常重要。Jones模型是描述球轴承运动学的理论，假设球轴承在理想状态下滑动。由于在高速旋转时存在不可忽略的陀螺运动，计算结果会出现偏差。S.S.A.P./MBD是不受限制的3D动力学分析软件，能分析高速旋转期间球与沟道之间的滑动，其中包括自旋和陀螺滑动。

图7 自旋和陀螺玩具健身

球向下轴承在低速行驶/髙速高速旋转时球与沟道两者比较向下加速度区域的测算后果右图8图甲中。

图8 比较拖动速度快分布点

结果表明，针对内圈三维缩放视频的球轴承套，在中速行驶三维缩放视频的过程中中原因球在表圈上的自旋和悠悠球健身的用处，会诞生比较滑屏进程，还有就是球与内圈的比较滑屏进程低过球与表圈的比较滑屏进程。这体现了在中速行驶三维缩放视频的过程中中，球由内圈驱使，即内圈管控。的同时，在极速三维缩放视频时内圈存有比较滑屏进程，球与表圈的比较滑屏进程更小，球的健身由表圈管控。这些分析趋势被证实与实测和理论一致。此外，与传统理论不同的一点是：在控制侧，接触椭圆内的相对滑动速度甚至没有完全消除，而是产生了较小的滑动速度，因此可认为成功分析了球自由运动。

相同尺寸的钢制和陶瓷球轴承接触椭圆内PV值分布的理论计算结果和沟道摩擦实测值如图9所示。若球由轴承钢制成，高速旋转时会产生沟道摩擦，PV值增加。同时，当使用小质量陶瓷球时，实测中沟道摩擦被抑制，甚至通过分析证实沟道内PV值下降。通过这种方法，利用S.S.A.P./MBD分析实际运行工况下的球滑动🙈，可预测沟道摩擦和卡死，并优化内ꩲ部参数。

图9 PV值做对比

2.2 太阳系行星蜗轮蜗杆滚针的轴承始终维持架刚度分析

用于加速箱的太阳系小行♛星轮齿传动机购的太阳系小行星轮齿传动中使用的滚针轮毂滚针轴承型号(图10)日常运转中带来繁复的活动，不仅有自转，还还有能力在轮毂滚针轴承型号上的抽滤力，这样轮毂滚针轴承型号本来能拖动，还都是位于轮齿传动的动荷载和转矩。在一些室内环境下，能力在保护墙上的动荷载更重，且都存在保护架脱落的原因。使用已有的静流体力学定性研究能力不可能定性研究在繁复活动中的里面冲撞动荷载，需使用S.S.A.P./MBD整体开始防真。

图10 变速器箱大行星小齿轮

保持架在行星齿轮和行星架的转速下断裂的试验结果如图11所示。行星齿轮耐久性试验证实在行星齿轮和行星架的高速旋转过程中，滚针轴承发生保持架疲劳断裂。接下来，使用S.S.A.P./MBD，除了采用与行星齿轮耐久性试验相同的条件外，采用条件限制参数进行仿真，并对保持架的接触载荷和产生的应力进行了分析。最终计算出目ꦅ标保持架相对于疲劳极限的安全系数，计算结果如图12所示，通过分析得到的保持架疲劳断裂趋势与实测结果一致。

图11 大行星伞齿轴承稳定架破裂市场趋势

图12 做到架安全可靠常数进行分析与试验检测的对照

图13 高速公路回转时的轮毂轴承性能参数

在高速旋转时，由于转速引起的离心力大于齿轮载荷，滚针载荷分布向行星架直径方向移动。此时，在滚针离开承载区的阶段，行星齿轮自转方向与离心力方向相同，自由转动的滚针与保持架碰撞，产生较大的接触载荷。在反向阶段，接触载荷由保持架对滚针的挤压产生。考虑到这种机制，通过减轻滚针质量、优化工作游隙等措施降低行星齿轮滚针轴承保持架的接触载荷是可行的。因此，通过重新检查内部参数(如保持架)，发现与标准设计相比，保持架上的接触载荷可减小高达79%，并证实其能在更高速度范围内旋转。轴承优化设计的结果如图14所示，基于𝐆S.S.A.P./MBD对复杂工况下的保持架强度进💫行研究，可防止保持架疲劳断裂。

图14 滚动轴承SEO优化方案

3 结语

本文给出将S.S.A.P./MBD作为轴承动力学分析系统更精确地对轴承性能进行动力学分析且有助于更有效地开发轴承和进行轴承优化设计的概述和使用示例。JTEKT尚未S.S.A.P.应用软件到主要包括全.球军事基地的每个水利行业，并形成体统切实保障每个水利师均能确定轴套💖型号建模以之后认证设计方案服务理念，并可真实信息可视化轴套型号效能，助于分享勇于创新的创造自己。

就模式化模拟来，据选取的几种标准，时不时太难做到与场地实测值高精度符合的毕竟，虽然，极大的影响是能实现把握好的产品安全性能的前景，最终得以加强对现状的解释。逐渐依据模式化结构设计的不断发展，开展未来的发展将有越长越长安全使用该系统的的例🐭子。随着，随着更长的联轴器使用期、更低的扭矩和更高的的时速几个方面的要，也对模式化模拟水平提出来了更加期待。不仅如此，针对S.S.A.P🍰.静测力定性深入分析工作，为企业还给出了极具有效工作(图15)的S.S.A.P.新版本，这在以联轴器设计为原则的企业中很热门大家。JTEKT将持续的努力建全也包括S.S.A.P.在其中的几种定性深入分析水平，实现满足了联轴器的开发的要，为企业做到提供。