JTEKT滚动轴承动力学分析系统介绍

近几载以来，小车创造商和各种各样的工业园设备创造商快速做到电子商务化和节能降耗化，这就需要在哪些方向使用的的滑动轴承型号极具更低的滚动摩擦扭距和高些的速比。此外，轴承的使用环境比以往更恶劣，如急剧变快或缓速或繁杂的力矩震荡，故而，务必保持在上述内容进行的环境下的性价比高性和稳定性。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，需要不但缩减滑动轴承定制交货周期时间。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独立开发了轴系了解编译程序(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，可科研轴承型号套使用期、内层负载匀称、摩擦力扭力和各种轴承型号套内层负载环境。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。

🐟因为对利用率趋势学研究(建模)用滚针轴承套研究的需求量持续不断曾加，设计了滚针轴承套趋势学研究系統(S.S.A.P./MBD)做为S.S.A.P.的新功用。中心句概况了S.S.A.P./MBD并介紹了用样例。

图1 S.S.A.P的注意系统

1 程序评述

1.1 数据分析最简单的方法

S.S.A.P./MBD是特征提取多体驱扭测力模型结构( MBD)概念呢实施轮毂轴承绘图的3D驱扭测力模型结构分折装置。𓃲就由众多部件构造的机械设备制造程序，在MBD中交立了每隔部件的健身运动式子，可算起其特性很难测定的部件期间的共同的功效及单独部件的位移和速度快等情况。S.S.A.P./MBD的研究分析的方法如图甲如下2如下。

图2 S.S.A.P./MBD的浅析步骤

第一步，如下了包含了滑动轴承在里面的各零件及运转情况的独立自主情况向量，即

𓃲接下边来，估算在这个情形下效用在各加工铸件上的力和载荷。基本特征共同效用的事列是加工铸件间的使用力。进行Hertz使用实际估算使用力，这之中几何的抵触由3D环境中一个加工铸件的地址相互影响读取，采用油膜的量被界定为刚性相似度高值。采用这个步骤，制定了移动式子式来求得效用在各加工铸件上的力和载荷。(2)和(3)式是滚屏体移动式子式的事列。

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 定性分析注意事项/功能键

用到S.S.A.P./MBD采取滑动轴承探析时的总体流量图甲3随时。

图3 讲解过程

ဣ应先，采用模拟训练对方物料的轴系模式化实现了静运动学探索，以熟知用处在被探索轴套上的轴上、径向承载力并且由啮合进而引发的游隙的变化、燕尾导轨变弯等。静运动学探索所得到到的大的数据报告库被用做动运动学探索的显示大的数据报告库，动运动学探索至样也能显示的事件事件等大的数据报告库。除外，要快速配置会滚动体与燕尾导轨期间的磨擦因素，检测的了利用主要滑润油时各不相同压强下相对性于圆上时速的跑偏率与磨擦因素的问题(拖动线性)。从此加入了大的数据报告库库，以开启自动式快速配置。拖动线性的典例如同4所显示。

图4 拖动拟合曲线

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的结果处理窗口如图6所示。

图5 外缘接处的高误差确定

图6 的结果工作菜单栏

2 S.S.A.P./MBD的应用例子

2.1 球轴承套的自旋研究

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 自旋和悠悠球有氧运动

球滚动轴承在减速/高速的拖动时球与沟道相互相对比较拖动运行速度匀称的统计可是如下图一样8一样。

图8 相对来说旋转车速分布图制作

结果表明，在内圈稳定360度拖动的球轴承型号，在底速稳定360度拖动具体步骤中随着球在外侧上的自旋和陀螺玩具有氧跑步的效果，会生产相较拖动稳定率，但会球与内圈的相较拖动稳定率远低于球与外侧的相较拖动稳定率。这认为在底速稳定360度拖动具体步骤中，球由内圈win7驱动，即内圈保持。并且，在稳定稳定360度拖动时内圈具备相较拖动稳定率，球与外侧的相较拖动稳定率更小，球的有氧跑步由外侧保持。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，并优化内部参数。

图9 PV值比照

2.2 太阳系行星齿轮传动滚针联轴器确保架力度理论研究

🌺对于变档箱的大太阳系行星轮齿中介机构的大太阳系行星轮齿中实用的滚针滚动滑动轴承型号(图10)日常运转中行成麻烦的运行，不仅有自转，以及功用在滚动滑动轴承型号上的抽滤力，那么滚动滑动轴承型号客观事物能高速旋转，一同同样有来轮齿的动动负荷和扭距。在各种工作环境下，功用在持续着马路上的动动负荷更强，且现实存在持续着架碎裂的现象。应用现阶段的静结构力学分享技能难以分享在麻烦运行中的内部的撞击动动负荷，需应用S.S.A.P./MBD平台确定模仿。

图10 变挡箱大行星蜗轮

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𓆏。最终计算出目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 大行星齿传动轴轴承保护架脱落的趋势

图12 长期保持架安全管理比率研究与试验装置的可比性

图13 高速的选转时的滑动轴承性

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S.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 联轴器优化提升设计的

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现已将S.S.A.P.软件应用到分为环球产业园的很多水利过程中职能部门，并构建软件系统保持很多水利过程中师均能实施轴套模拟仿真以再次验正来设计以人为本，并可具体web3d轴套耐腐蚀性，促进成就复兴的成就。

ꦫ就整治制作一般而言，选择已选的很多经济条件，有时候很困难看得出与实际值精准适合的报告单，可是，最大化的优点是能用掌控物料特点的市场趋势，所以变深对现像的掌握。随着时间的推移体系结构整治设计制作的发展前景，保守估计往后将有愈来愈多了在使用该平台的例子。但是，主要是因为更长的滚针滚针轴承型号使用期限、更低的转矩和越高的转数方向的诉求，也对整治制作技巧提出者了非常多都希望。除此以外，相关S.S.A.P.静流体力学了解效果，为合作方还作为了具备着有局限效果(图15)的S.S.A.P.最新版本，这在以滚针滚针轴承型号选择型号为最终目的的合作方中很喜爱图片。JTEKT将立即奋斗落实包扩S.S.A.P.少部分的很多了解技巧，用提供滚针滚针轴承型号开发管理的诉求，为合作方搞出贡献率。