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实时多体润滑工况下的高速圆柱滚子轴承的动力学特性分析

滚子轴承广泛地应用于旋转机械中，随着高速重载应用普及，滚动轴承性能分析不仅要考虑其所受载荷的影响，还应考虑其运转速度和润滑的影响。为了更加准确地预润滑状态下轴承元件的运动和相互作用力，本文将圆柱滚子轴承作为一个整体系统，将有限长线接触弹流等轴承内部多个接触副的润滑模型与滚子轴承动力学模型相耦合，建立考虑实时润滑性能的滚子轴承多体润滑动力学（Multibody Lubrication Dynamics，简称MLD）模型，并利用文献试验结果验证了模型的准确性。在此基础上，探究了正、偏载工况下圆柱滚子轴承的力学、润滑和动态性能。结果表明，减小径向载荷，增加转速和润滑油填充比，均会增加滚子和保持架的打滑，并加剧保持架与滚子和套圈引导面的碰撞。与4106、4010和4050航空润滑油相比，4109润滑油润滑下滚子与滚道的膜厚、接触力和油膜压力都更小，但滚子和保持架的打滑更为严重。内圈的倾斜会引起保持架不稳定运动，保持架与外圈引导面的受力变大，但保持架的和滚子的打滑减小。在相同的凸度量下，滚子轮廓凸型对滚子和保持架的运动基本无影响，但会影响滚子与滚道的润滑性能。对比相交圆弧和相切圆弧，对数凸型具有更小的倾斜力矩和更大的油膜厚度，表现出更好的抗偏斜能力和成膜能力。