如何在comsolMultiphysics®中建模滚子轴承188金宝搏优惠

轴承，特别是滚动元件轴承，是一些最常用的工业组件。与流体动力轴承相比，由于摩擦低和起始扭矩低，在变速箱，输送机，电动机和滚动厂中发现了这些轴承。他们还可以处理速度，温度和负载的变化。在这篇博客文章中，我们将研究不同的轴承类型，并演示如何使用ComsolMultiphysics®软件对滚筒轴承支持的转子系​​统建模。188金宝搏优惠

什么是滚动元素轴承？

滚动元件轴承通常由四个部分组成：

1. 内部种族
2. 外种族
3. 滚动元素
4. 笼

内部种族连接到轴，外部种族连接到轴承基座。内部和外部种族之间插入了多个滚动元素，这使它们能够在元素的滚动运动的帮助下彼此滑动。笼子使滚动元素彼此分开。

典型的滚动元件轴承的前视图，带有不中心的轴。

滚动元件轴承有助于支撑负载，同时允许内部种族相对于外部种族的限制运动。轴承模型在Comsol多物理学中可用于以下轴承类型：188金宝搏优惠

• 深凹槽球
• 角接触球
• 自我对准球
• 圆柱辊
• 球形辊
• 锥形辊

滚筒和种族之间的深处凹槽滚珠轴承，棱角式接触球轴承，自动对准滚珠轴承和球形滚子轴承之间存在点接触。但是，在圆柱和锥形辊轴承中，有线接触。通常，线接触轴承具有比点接触轴承更大的负载能力。为了增加轴承的负载能力，有时会使用多行滚动元件而不是单行。

轴承几何形状在确定其应用领域中起着重要作用。例如，深凹槽球和圆柱辊轴承无法支撑轴向载荷，而角接触球轴承和锥形滚子轴承可以承受明显的轴向载荷。自动对准滚珠轴承是另一个特殊的例子，轴可以在轴承内倾斜，从而使其适用于未对准安装的情况。不同轴承类型的常见应用领域如下：

不同类型的轴承的应用区域。

Comsol多物理学中的滚子轴承是基于188金宝搏优惠HERTZ接触理论的滚子和种族之间接触的抽象模型。因此，您需要输入几何参数，以说明轴承的特定特征。下图显示了带有两排辊的不同类型轴承的几何参数。

深凹槽滚珠轴承（左）的草图，棱角式接触球轴承（中心）和自对准球轴承（右）。

圆柱滚筒轴承（左），球形滚子轴承（中心）和锥形辊轴承（右）的草图。

除了几何参数外，滚子和种族的材料参数在轴承特征中起着重要作用。非线性赫兹（Hertzian）接触法用于确定滚筒的变形和从内部种族到外种族的传输力向量。

滚筒和种族之间的间隙是一个非常重要的参数，会强烈影响转子振动。较小的间隙减少了高频振动，但增加了操作轴承所需的扭矩。然而，非常大的间隙可以激发转子中的高频振动，其作用在轴承基础上的大力和力矩，这是最好避免的。

用辊轴承建模转子系统

让我们来看看滚子轴承间隙对转子振动的效果，通过考虑连续铸造机中鼓风机的转子组件。连续铸造是一个将熔融金属固化成钢坯的过程。铸造机中的鼓风机加速了熔融金属溪流的冷却，该流通过在模具上吹冷空气进入模具。

转子组件的示意图。

鼓风机组件由连接到鼓风机的轴连接的驱动电动机组成。轴由放置在电动机和鼓风机之间的两个滚子轴承支撑。因此，鼓风扇在轴承支撑上被伸出。

转子的轴向旋转与竖井重量引起的轴弯曲的结合会导致转子中的旋转运动。同样，由于滚筒和种族之间的接触，转子可以引起高频振动。进行时间依赖性分析以在轴上捕获这种振动以进行不同的轴承间隙。

轴是使用梁转子Comsol多物理学中的接188金宝搏优惠口，该界面使用基于Timoshenko理论的光束元素。电机端处的轴被认为是固定的，并使用期刊轴承功能，风扇是使用磁盘特征使用其质量和惯性矩。

一个径向辊轴承功能用于对轴承进行建模，这需要轴承组件的几何和材料特性。转子以2000 rpm旋转，整个系统承受重力负载。通过考虑三个不同的间隙值，分析了滚子轴承间隙对轴振动的影响：C= 1E-5 m，1e-4 m和1e-3 m。

用于建模转子系统的物理功能。

分析仿真结果

进行仿真1秒钟，时间步长为1E-3秒。下图显示了风扇端的轴的轨道，以进行不同的间隙：

风扇端的轴的轨道，用于不同的轴承间隙（中心移动C= 1e-4 m和C= 0.001 m）。

从轨道来看，很明显，对于较小的间隙，垂直运动比较大的间隙要小。但是，对于小轴承间隙，轴的水平运动比较大的轴承间隙要大。因此，在较小的间隙下，始终保持种族和滚筒之间的接触。当清除率增加时，接触可能会间歇性，从而导致种族和滚筒之间的影响。在下面显示的不同间隙处的轴承力证实了这一行为。

轴承2的垂直反应（靠近风扇）是向上的，支持风扇的伸出重量。然而，由于弓重量导致轴的弯曲，轴承1的垂直反应一直向下。同样很明显，在大间隙下，轴承的水平反应非常间歇性，表明滚筒和种族之间很少接触水平方向。

轴承1（左）和轴承1（右）的垂直反应的水平反应。

轴承2（左）和轴承2（右）的垂直反应的水平反应。

间歇性的力可能引起转子中的高频振动。轴轴承中轴的水平运动的频谱更靠近电动机，显示出很大间隙的高频振动。随着清除率的降低，高频振动的显着意义降低。

轴轴1的水平运动的频谱。

在转子操作过程中，由于磨损，轴承间隙可能会在一段时间内增加。因此，转子的振动响应也将具有高频含量。如果测得的转子响应具有一些高频含量，则可以指示轴承被磨损并应更换。

下一步

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