高压转子支承刚度计算.pdf

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1、应用与试验2013年第5期(第26卷，总第127期)·机械研究与应用·高压转子支承刚度计算毛艳蕾，吴新跃，汤华涛(海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033)摘要：通过分析球轴承的负荷在滚动体之间的分配，得到了高压转子球轴承在运行过程中两个极限位置时的刚度，考虑了游隙对轴承刚度的影响，为研究转子系统振动性能提供了参考。关键词：轴承；负荷；刚度；游隙中图分类号：TH122文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)05—0094-03TheCalculationofHighPressRotorBe

2、aringStifnessMA0Yan—lei．WUXin—yue。TANGHua—tao(PowerEng．College，NavalUniversityofEngineering，WuhanHubei430033，China)Abstract：Byanalyzingloaddistributionamongtherollingelementsoftheballhearing，thestiffnessoftwoextremepositionsareacquiredwhentheballbeatingofhi

3、ghpressurerotoroperating．Thenthereferencethattheclearanceonthebearingstiff-nessisconsidered，whichprovidesreferencefortheresearchofsystemvibrationperformance．Keywords：beating；load；stiffness；clearance1引言=(⋯s1／rl(3)轴承刚度计算是对其支承的转子系统振动性能进行分析的基础。滚动轴承的刚度计算涉及的因素较多，

4、在该方向的研究已有很长历史，建立了多种关、丘_＼于滚动轴承刚度的计算模型¨J。轴承的结构十分复杂，不同的结构会对刚度产生影响。本文将利用轴承刚度计算原理计算出某燃机高压转子轴承在运行过程中，两个极端位置时的刚度，为研究轴承一转子系Qm“Qm札统的振动性能提供理论支撑。(b)2轴承刚度的求解图1轴承的载荷分布2．1径向游隙C≠0时轴承刚度求解2．1．1负重方向在滚珠正下方由图1可知，向心轴承负荷分布情况，各滚动体当负重方向在滚珠的正下方时，如图1(a)所示，负荷沿F方向分量之和与平衡，F作用线两侧垂在不考虑径向

5、游隙和预紧力的情况下，在径向负荷的直于此方向的分量相平衡，故有：作用下，内圈滚道上各点都在方向移动了6距F=Q⋯+2Q1COS1+2Q2COS2+⋯⋯(4)离，轴承内圈中心0沿径向移动到0点，此时，每个将式(3)代人式(4)：滚动体受力各不相同，最下方位于径向载荷作用线的F=Q+2QCOSl+滚子所受载荷Q⋯最大，产生的弹性变形最大量2QCOSi2+⋯⋯(5)⋯，内外圈整体保持原来的尺寸和形状。其它位置上滚动体与内、外圈滚道接触处的变形量为J：并令t=一1，则有最大负荷Q⋯：=6COS=m．xCOS(1)因为

6、滚动体与内圈滚道间的趋近量(即接触变Q⋯(6)形量)为6及其与外圈滚道间的趋近量为，所以总由上式可以看出，Q⋯与作用于轴承上的载荷趋近量6：F和滚动体数量z有关。6=6，+6=KQ(2)由式(1)、式(2)可知：：收稿日期：2013—07—13作者简介：毛艳蕾(1988一)，女，山东烟台人，硕士研究生，研究方向：舰船仿真CAD／CAE技术。·94··机械研究与应用·2013年第5期(第26卷，总第127期)应用与试验1+2∑COS=———一(7)即=则式(6)可改写为：Q⋯=寻(8)其它位置与受Q滚动体的相邻

7、第i个滚动体电的负荷Q，由式(3)可知：Q：Qc。sl，：—360~×_由图1可知，向心轴承负荷分布情况，各滚动体负荷沿F方向分量之和与F平衡，F作用线两侧垂根据式(2)即可计算出滚珠的弹性位移6⋯，由公式K=F／6可以计算出负重方向在滚珠正下方轴承刚度。=2Qcos詈+2Q1cos。+202cos2+⋯(11)2．1．2负重方向在滚珠之间当负重方向在滚珠之间时，如图1(b)所示，其所受载荷最大为Q，产生的弹性变形最大为。F：2q⋯。。+2Q⋯+厶t内外圈整体保持原来的尺寸和形状。其它位置上滚COS动体与内、

8、外圈滚道接触处的变形量为：c0s”(+)2Q⋯—————+⋯⋯(12)os(⋯COS—厶COS—则有最大负荷：Q⋯=(13)卜[卜·由上式可以看出，Q⋯于作用于轴承上的载荷2．2．1负重方向在滚珠正下方F和滚动体数量Z有关。当向心轴承受纯径向负荷F，径向游隙C>0，令手2cosw_×则内外圈相对位移为：=6+，且：=6c。s一C=(6⋯+C)c。sC(16)一等卜引入负荷分布系数：=(1_))由式(