转盘轴承的实验台研制及力学性能实验研究

发布时间：2020-01-31 23:42

【摘要】：大型转盘轴承是机械系统中的一个重要机械元件,决定着机械系统能否正常运行。转盘轴承工作时,作用于轴承的载荷通过滚动体由一个套圈传递到另一个套圈,且轴承内各滚动体所受的载荷不同。载荷的大小、套圈滚道每一点的应力和循环次数都影响到轴承的性能和寿命,称为滚动轴承中的接触载荷分布。然而,对转盘轴承接触载荷分布的研究只停留在理论分析,且目前几乎没有转盘轴承接触载荷的测量方案,也没有转盘轴承接触载荷的实验设备。本课题源于国家自然科学基金资助项目“螺栓联接和支撑结构对大型转盘轴承寿命影响的基础研究(批准号:51465025)”。本文研究的目标在于研制转盘轴承实验台,对转盘轴承的接触载荷分布进行实验研究。本文制定了转盘轴承接触载荷的间接测量方案,通过电涡流位移传感器测量被测面的位移量,再将被测面的位移转换为接触载荷。从而克服了因转盘轴承内部的接触应力非常大(超过lGPa),无法用传感器直接测量出接触载荷或接触变形的困难。同时研制了转盘轴承实验台,对实验台进行了结构设计和强度研究,实现了对转盘轴承轴向力和倾覆力矩的加载,模拟了转盘轴承的实际工况。采用欧姆龙PLC的数据采集模块采集传感器的数据,并将结果在触摸屏上显示。建立了转盘轴承实验台有限元简化模型,研究了转盘轴承在实验中的接触载荷、实际接触角和接触椭圆边界角的分布。建立了滚动体与滚道接触的有限元模型,研究了滚道的淬硬层厚度、实际接触角以及滚动体是否对准被测面中心这三个因素对被测面位移测量的影响。同时,研究了被测面的位移量与转盘轴承内部接触载荷的对应关系,制定了将被测面位移量转换为接触载荷的方案。最后,对电涡流位移传感器进行标定,并将转盘轴承和传感器安装在所研制的转盘轴承实验台。进行了一系列转盘轴承接触载荷的测量实验,得到了转盘轴承受载时的接触载荷分布,并对实验结果进行了研究分析。
【图文】：

转盘轴承,结构形式,四点接触球轴承,圆柱滚子轴承

集支撑、旋转、传动、固定等多种功能于一身的特殊结构的大型轴承［１］。逡逑按结构形式分，转盘轴承可以分为：单排四点接触球轴承、交叉圆柱滚子轴承、逡逑双排四点接触球轴承和三排圆柱滚子轴承［２］。如图１．１。逡逑Ｍｆｒ邋＼ｕ＼ｗ￣逡逑Ｊ邋Ｉ邋＞二邋４逦１，１邋Ｌ＝逡逑Ｖ．逦－邋－Ｉ＿ＭｉｉｉｍｉＬ．．．逦逦逦邋逦逦邋逦逦逦逡逑（ａ）

转盘轴承,失效形式,零部件,工况

第一章绪论逡逑承零件的磨损，使得轴承滚动表面的表层质量恶化，轴承旋转精度下降、轴向游逡逑隙增加甚至超过允许值，噪声增加等，最终导致轴承无法正常地运作。图１．２（ｃ）逡逑轴承内、外套圈断裂是由于轴承内外套圈所承受的应力超出轴承自身材料发生断逡逑裂的极限应力时，轴承套圈就会发生断裂或轴承受到巨大冲击或瞬间承受巨大载逡逑荷而导致轴承套圈突然断裂。图１．２（ｄ）当轴承突然承受巨大的载荷或冲击力时，逡逑在轴承套圈沟道表面将会在滚动体位置产生过量塑性变形，这些塑性变形产生的逡逑凹坑是轴承运转发生剧烈振动与噪声的主要原因。逡逑…：．．．．二…一逡逑（ａ）接触疲劳失效逦（ｂ）接触摩擦磨损失效逡逑丨丨，丨＿邋＿邋．一逡逑（Ｃ）轴承套圈断裂失效逦（ｄ）过量塑性变形失效逡逑图１．２大型转盘轴承失效形式逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｆａｉｌｕｒｅ邋ｍｏｄｅｓ邋ｏｆ邋ｌａｒｇｅ邋ｓｌｅｗｉｎｇ邋ｂｅａｒｉｎｇ逡逑在转盘轴承的实际工况中，转盘轴承内圈和外圈分别跟设备的相关零部件装逡逑配，而转盘轴承内圈和外圈之间通过滚动体连接。在外载荷的作用下，滚动体与逡逑转盘轴承沟道之间会产生接触载荷，从以上转盘轴承的四种失效形式可以看出，逡逑转盘轴承的失效都跟轴承内部的接触载荷有关。因此
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH133.3

【参考文献】