第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

作为旋转机械转子系统的核心零部件，滚动轴承起着传递轴座载荷的重要作用。滚动体与套圈之间的点线高副接触则是滚动轴承的核心承载区域，接触区内的接触变形行为与相对运动特征则直接影响着轴承油膜的形成与润滑、摩擦发热以及磨损失效等。针对目前商业软件在轴承动力学分析中接触求解精度不足，以及编程建立的微分动力学模型收敛性不强等问题，提出了一种基于全局坐标系的轴承动力学仿真方法。以角接触球轴承为研究对象，利用刚体动力理论，建模解析了轴承各个零件之间的几何位置关系，并结合经典赫兹接触理论与弹流动压润滑理论，构建了轴承组件动力学微分方程，采用位移求解计算精度高的GSTIFF I3算法对方程进行求解，分析了任意瞬态下各个零件的受力情况，实现了轴承组件间高副接触过程的准确解析计算。通过与经典理论对比，该模型的接触力仿真误差为0.82%；通过与不同工况下的保持架测量转速对比，该模型的仿真误差不超过0.5%。本文所提的方法显著提升了轴承接触与运动特征分析，为滚动轴承的工程设计分析及状态监测等提供了准确高效的计算手段。