圖9 PV值對(duì)比

2.2 行星齒輪滾針軸承保持架強(qiáng)度研究

作為變速箱的行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星齒輪中使用的滾針軸承(圖10)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，不僅有自轉(zhuǎn)，還有作用在軸承上的離心力，因此軸承本身能旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也有來(lái)自齒輪的載荷和力矩。在這種環(huán)境下，作用在保持架上的載荷更大，且存在保持架斷裂的問(wèn)題。采用現(xiàn)有的靜力學(xué)分析技術(shù)不能分析在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)部沖擊載荷，需利用S.S.A.P./MBD系統(tǒng)進(jìn)行仿真。

圖10 變速箱行星齒輪

保持架在行星齒輪和行星架的轉(zhuǎn)速下斷裂的試驗(yàn)結(jié)果如圖11所示。行星齒輪耐久性試驗(yàn)證實(shí)在行星齒輪和行星架的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，滾針軸承發(fā)生保持架疲勞斷裂。接下來(lái)，使用S.S.A.P./MBD，除了采用與行星齒輪耐久性試驗(yàn)相同的條件外，采用條件限制參數(shù)進(jìn)行仿真，并對(duì)保持架的接觸載荷和產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行了分析。最終計(jì)算出目標(biāo)保持架相對(duì)于疲勞極限的安全系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如圖12所示，通過(guò)分析得到的保持架疲勞斷裂趨勢(shì)與實(shí)測(cè)結(jié)果一致。

圖11 行星齒輪軸承保持架斷裂趨勢(shì)

圖12 保持架安全系數(shù)分析與試驗(yàn)的對(duì)比

圖13 高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸承性能

在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速引起的離心力大于齒輪載荷，滾針載荷分布向行星架直徑方向移動(dòng)。此時(shí)，在滾針離開(kāi)承載區(qū)的階段，行星齒輪自轉(zhuǎn)方向與離心力方向相同，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的滾針與保持架碰撞，產(chǎn)生較大的接觸載荷。在反向階段，接觸載荷由保持架對(duì)滾針的擠壓產(chǎn)生。考慮到這種機(jī)制，通過(guò)減輕滾針質(zhì)量、優(yōu)化工作游隙等措施降低行星齒輪滾針軸承保持架的接觸載荷是可行的。因此，通過(guò)重新檢查內(nèi)部參數(shù)(如保持架)，發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相比，保持架上的接觸載荷可減小高達(dá)79%，并證實(shí)其能在更高速度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果如圖14所示，基于S.S.A.P./MBD對(duì)復(fù)雜工況下的保持架強(qiáng)度進(jìn)行研究，可防止保持架疲勞斷裂。

圖14 軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)

3 結(jié)語(yǔ)

Development of Bearing Dynamics Analysis System

來(lái)源：《JTEKT ENGINEERING JOURNAL English Edition》，2020（1017E）：83 -89.

作者：Y.OOSHIMA 等

翻譯：鈔仲凱   校對(duì)：王夢(mèng)茵

整理、排版：軸承雜志社

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