MESYS在滚动轴承计算中的运用
本文摘要（由AI生成）：
本文详细探讨了轴承性能与特性的多个方面，包括轴承寿命、刚度矩阵、载荷分布、赫兹接触应力、表面应力计算、摩擦力矩、接触角、轴承变形与倾斜、油膜厚度、旋滚比、极限接触角以及多列轴承载荷分布等。同时，还研究了倾斜力矩下单轴承的计算，以及游隙和预紧力对轴承寿命和负载分布的影响。此外，还涉及了高速条件下轴承的负载特性，支撑行星轮的多列滚子轴承以及四点接触回转支承轴承的分析。最后，讨论了滚轮特性及有效载荷能力的计算，包括外环几何形状和载荷的影响。本文的研究为轴承的性能评估和优化提供了全面的理论支持和实践指导。
基于 ISO/TS 16281轴承寿命计算
• 轴承寿命的计算根据ISO/TS 16281(2008)最新的标准化版本的轴承寿命计算。
• 轴承的寿命是使用负载分布在每个滚动计算，因此不限于外部力量但也可以考虑倾斜力矩和游隙或预紧力的影响。
• 每个自由或者负载或位移/旋转五度可以指定。
• 滚动轴承分析软件根据轴承的内部几何形状，根据ISO / TS 16281计算滚动轴承的寿命。考虑到轴承内的载荷分布，游隙和倾斜角会影响最终的轴承寿命。
• 与传统的计算根据ISO 281在预期寿命的润滑剂的影响也可以考虑。
适用轴承类型
当前考虑以下轴承类型：
• 外球面深沟球轴承 • 推力深沟球轴承
• 径向角接触轴承（单列和双列） • 推力角接触轴承（单列和双列）
• 四点轴承（视为径向或轴向轴承） • 三点轴承
• 调心球轴承（单列和双列） • 双向轴承
• 向心圆柱滚子轴承（单列和双列） • 向心圆锥滚子轴承（单列和双列）
• 推力圆锥滚子轴承 • 向心调心滚子轴承（单列和双列）
• 推力调心滚子轴承 • 推力圆柱滚子轴承
• 交叉滚子轴承（视为径向或轴向轴承） • 角滚子轴承（被视为径向或轴向轴承）
将来会增加其他类型的轴承
软件考虑的影响因素
• 轴承游隙 • 由于温度引起的游隙变化 • 由于原件搭配产生的游隙变化
• 滚子轮廓 • 考虑离心载荷 • 由于硬度降低导致的寿命减少
• 润滑油及油膜厚度 • 载荷谱 • 多列轴承
• 混合式或陶瓷轴承 • 可靠性 • 外圈弹性变形
滚动轴承的内部几何形状由用户提供，但也可以通过软件从载荷能力中近似得出。对于给定的载荷（力，力矩或倾角），该计算将根据ISO / TS 16281返回滚动体之间的压力分布和参考寿命。深沟球轴承的简化计算也可以在线获得。
除了计算单个轴承外，还可以考虑轴承组。例如一组角接触轴承，一个用于回转支承的8点轴承（作为两个四点轴承的组合或一个行星齿轮中的圆柱滚子轴承的组合）。
考虑以下效果：
• 轴承间隙 • 间隙因过盈配合和温度而变化
• 离心力和陀螺力矩 • 轴承套圈的弹性膨胀
• 润滑以延长参考寿命 • 滚子轮廓
• 负荷谱 • 履带支重轮的外圈弹性变形（扩展模块）
• 轴计算中的积分
轴承计算的最重要结果是：
• 轴承内的载荷分布 • 滚动体和座圈之间的接触应力
• 反作用力/力矩和位移/倾斜角 • 轴承寿命符合ISO / TS 16281和ISO 281
• 轴承刚度矩阵 • 球轴承在载荷下的接触角
• 进球
输出结果
• 轴承的载荷分布 • 赫兹接触应力
• 为确定所需的硬度深度的表面应力计算 • 负载相关的球轴承的摩擦力矩
• 负载下的接触角 • 轴承变形与倾斜
• 最小油膜厚度 • 旋滚比
• 极限接触角(爬坡) • 多列轴承载荷分布
倾斜力矩下单轴承计算
一般来说，应该避免轴承上的倾斜载荷，但在滚轮或回转支承的倾翻力矩可能是主要负载，对于滚子轴承的负载分布或寿命的影响可以进行检查。
三列角接触轴承
角接触轴承一般是多列组合使用，但对于单轴承间的载荷分布计算是非常困难的，使用该软件对载荷分布、寿命和刚度的计算取决于轴承的预紧情况设置，软件可以为每个单独轴承设置预紧力。 因此这也允许用户检查预紧力是否足够大或者轴承在各个工况下是否得到相应的负载。
游隙和预紧力的影响
有关轴承游隙和预紧力对轴承寿命和负载分布的影响是可以评估。标称间隙可以选择C2 C4级。根据标准或用户自定义一个数值。轴承公差等级可以作为P2和P0，轴和轴承的公差符合ISO 286。也可以由用户自定义输入。需要考虑到配合，热效应和离心载荷因素，再来确定的工作(operating)游隙。
随着参数的变化，游隙对轴承寿命以及压力的影响可以清晰的从软件中获取到。
高速
在大多数情况下，轴承内圈的负载要高于外圈的负载，高速会引起离心力的变化。接触角也会随之变化。
支撑行星轮的多列滚子轴承
行星齿轮在行星齿轮组可以支持使用几个圆柱滚子轴承。使用螺旋齿轮将导致除了径向载荷之外还会产生倾斜力矩。这个倾斜力矩必须由轴承座支承。轴承间隙对齿轮接触角和齿轮接触最小，在轴承内的载荷分布情况下，应避免倾斜应力的影响。这里的一个例子的负载分布在一组三个圆柱滚动轴承具有不同的间隙显示。
四点接触回转支承轴承
常用于大型回转环的轴承类型单列或双列四点接触轴承，三列滚子轴承。
单列或双列四点接触轴承配置可以使用该软件进行分析。
重要的输出结果：接触应力，摩擦力矩和表面剪切应力(用来确定必要的硬度深度)。
可以根据 NREL DG03标准，降低滚道硬度来计算轴承寿命与静态安全系数。
在四个(或者八个)接触点的情况下进行应力计算，因此你会知道四点的关系，是否接触，发生频率等。
有多种载荷存在的情况下可以通过载荷谱进行计算。
滚轮特性
相比于轴承外圈是被壳体所支撑的，滚球则没有这样的支撑。
在外圈上一个点引入载荷。
外环的变形也通常更强硬的原因在正常轴承外环。
轴承分析软件外圈扩展模块允许外环几何的定义和在外圈几个位置上加载轴向与径向载荷。然后在考虑外圈弹性变形的基础上计算载荷分布。
支持多列轴承。在当前版本中该模块可以用于以下轴承的计算：深沟球轴承，径向角接触轴承，径向四点轴承和径向圆柱滚子轴承。
有效载荷能力
考虑到不同载荷分布的情况，滚球通常会减少有效载荷能力。软件会计算许可径向载荷与有效载荷，考虑一个滚动原件的位置来计算负载能力是非常重要的。
几何尺寸与载荷
外环几何形状可以用一个多边形和半径来定义。也有不对称截面出现的可能。第二个动量和重心的位置可以被计算出来或者他们可以直接由用户提供。外圈载荷可以被分配到几个点上：唯一的限制是轴承上的零扭矩 。
结果
除了与刚性轴承计算结果相同之外，还增加了轴承滚球，有限载荷，许可径向载荷，外圈应力，外圈变形等结果。
