卸船机小车高速轴滚动轴承寿命预测

发布时间：2020-03-18 09:35

【摘要】： 小车行走机构减速器是卸船机的动力传递机构,其质量直接影响卸船机整体性能。圆锥滚动轴承是小车行走减速器中用来支撑轴及轴上零件的重要基础件,尤其支撑高速轴的圆锥滚子轴承的工作情况更受关注,其精度、性能、寿命、振动和可靠性等指标对小车的性能和寿命起着决定性的作用。针对小车运行机构减速器的高速轴滚动轴承用赫兹理论对其受载最大的滚动体进行最大接触应力计算。用有限元软件ANSYS计算受载最大滚动体的接触应力值,与赫兹理论解进行比较分析。本文考虑了轴承承受预紧力、惯性力以及摩擦力的受力状态,对轴承进行在限元应力分析。结合GCr15钢的接触疲劳P-S-N曲线,根据滚动轴承受载特点,编制常幅载荷时间历程和加入方差参数的变幅载荷时间历程,并对变幅载荷时间历程进行载荷谱处理。应用Miner线性累积损伤理论,在疲劳分析软件Fatigue中对滚动轴承进行疲劳寿命预测。并与轴承寿命理论经过修正后的寿命值进行分析和比较。最后分析了影响滚动轴承疲劳寿命的因素。
【图文】：

上海宝钢,卸船机,全景图,码头

由于上述情况，上海宝钢委托吉林大学进行卸船机主要机械零部件运行数据分析及维护系统的开发，本文研究的高速轴滚动轴承寿命预测就是在开发该系统的基础上进行的。上海宝钢原料码头卸船机全景如图1.1所示。图1.1上海宝钢原料码头卸船机全景图传统的滚动轴承预测方法，由于涉及接触问题而使得处理过程变得极其复杂，接触问题的研究涉及多学科和多领域，它们包括连续体介质力学、刚体力学、结构力学、实验力学、几何学、计算机和数值方法。处理接触问题的算法不仅计算复杂，，计算时间也相当长，且接触的单向性导致的不等式约束也是数学上难以处理的根本原因;别。自从赫兹开创性地提出接触理论以来，人们一直试图给出弹性体接触问题的解析解，可是这些解析解只能局限于少数重要而又简单的几何体。滚动轴承接触计算公式是经过一系列条件假设后的简化的赫兹接触理论公式，因此得到的解析解与实际受力相比有一定的误差。根据赫兹理论计算所得的轴承寿命与实际应用中轴承的使用寿命差距就会进一步加大，并且滚动轴承在工作中所受载荷为随机载荷

几何模型,轴承

为简化后的轴承322llJ2Q的几何模型。本文建立小车高速轴圆锥滚动轴承限元模型来分析圆锥滚动轴承接触应力，轴承的整体有限元模型如图3.2。图3.1轴承 32211JZQ几何模型图3.2轴承 32211JZQ有限元模型由于圆锥滚动轴承滚动体与内外圈的接触线为斜线，且圆锥滚动体母线各点的曲率不等，故不能简化为平面模型。根据轴承受载特点和轴承的对称性，本文首先采用一个滚动体的模型进行轴承承受最大载荷状况时的寿命预测，其次根据轴承的受力对称性进行半个轴承的寿命预测。圆锥滚动体与轴承内、外圈为线接触，施加载荷后，线接触随着载荷的加大就扩展成为小面积内的面接触问题，接触面的大小及接触状态都随着载荷的变化而发生改变。对于接触问题的研究主要关注的是接触区域内最大接触应力的大小以及接触应力的分布，因此在建立有限元模型时，需要把接触区域的网格划分得较密，而其他区域的网格划分得较疏，这样在控制了有限单元的数量的同时也能保证在求解过程中得到真实的接触状态的分布
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.33;U653.928.1

【引证文献】