基于自旋摩擦功率的陶瓷球轴承温升研究
发布时间：2021-05-09 17:31
陶瓷球轴承比传统钢球轴承具有更高极限转速、更高工作温度、较低润滑要求、更长疲劳寿命和更复杂运行工况适应性等。随着转速的提高轴承内部摩擦发热急剧增加,过多的热量会导致轴承运行工况变恶劣、性能参数改变,这些直接影响到旋转轴的运行精度和性能。因此,对陶瓷球轴承进行热分析,探明轴承的发热机理、热传导过程以及温度场分布,对陶瓷球轴承的合理选用、分析、优化设计和制造都具有非常重要的现实意义。本文同时考虑球在内外圈的摩擦行为,用拟动力学理论求解出陶瓷球轴承的接触载荷、接触角、球自转及公转角速度等运动学和动力学参数。在求解过程中,更精确地拟合部分中间参数以提高计算精度和效率。根据前一步求得的运动学和动力学参数分别计算出单个陶瓷球在内、外圈的自旋角速度、自旋摩擦力矩和自旋摩擦功率。将所有陶瓷球整体的自旋摩擦功率等效为面热源,建立陶瓷球轴承热分析有限元模型并对其进行热分析。在用文献中试验数据对该有限元模型有效性进行验证后,分别研究了轴向载荷、内圈转速、摩擦系数这三个重要工况参数对陶瓷球轴承自旋角速度、自旋摩擦力矩、自旋摩擦功率和温升的影响规律。结果显示,在一定范围内,适当增加轴向载荷能减少球在内圈自旋角速...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 陶瓷球轴承优越性
1.1.2 陶瓷球轴承热分析的必要性
1.2 陶瓷球轴承发展状况
1.2.1 陶瓷球轴承国内外发展状况
1.2.2 陶瓷球轴承热分析的研究状况
1.2.3 本课题组近年研究状况
1.3 有限元法基本思想及其用于轴承热分析的可能性
1.3.1 有限元法基本思想
1.3.2 有限元法在热分析中的应用
1.3.3 有限元软件ABAQUS 对轴承进行热分析的实现
1.4 拟研究的主要内容
第二章 陶瓷球轴承的拟动力学分析
2.1 接触特性
2.1.1 坐标系的选取
2.1.2 接触变形
2.1.3 拟动力学分析的数学模型
2.1.4 变形协调几何关系
2.2 零滑动线位置的确定
2.3 摩擦力和摩擦力矩的平衡方程
2.3.1 摩擦力和摩擦力矩的计算
2.3.2 摩擦力的平衡方程
2.3.3 摩擦力矩的平衡方程
2.4 拟合K(e)、L(e)和k 随主曲率函数的变化
2.5 本章小结
第三章 陶瓷球轴承温升分析有限元模型
3.1 轴承发热及发热功率计算
3.1.1 陶瓷轴承内部温度主要决定因素
3.1.2 轴承发热功率的计算方法
3.2 轴承温升分析有限元模型的建立
3.2.1 轴承模型的简化
3.2.2 自旋摩擦功率的加载
3.2.3 轴承仿真模型的建立
3.3 陶瓷球轴承温升分析有限元模型验证
3.4 本章小结
第四章 陶瓷球轴承的温升分析结果与讨论
4.1 轴向载荷对陶瓷轴承温升的影响
4.2 内圈转速对陶瓷轴承温升的影响
4.3 摩擦系数对陶瓷轴承温升的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控机床主轴系统热特性有限元分析[J]. 应杏娟,李郝林. 工具技术. 2010(01)
[2]一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法[J]. 张京京,冯平法,吴志军,郁鼎文. 工具技术. 2010(01)
[3]高速球轴承的生热分析[J]. 陈观慈,王黎钦,古乐,郑德志. 航空动力学报. 2007(01)
[4]基于有限元法的低温湿式磨削温度场分析[J]. 王中秋,李剑峰,路冬,孙杰,李方义. 工具技术. 2006(07)
[5]耐火材料有限元热分析与热应力分析研究进展[J]. 李江,李楠,李远兵. 材料导报. 2004(11)
[6]航空发动机主轴圆柱滚子轴承典型故障分析[J]. 焦育洁,吕新生,张锡昌. 轴承. 2003(12)
[7]结构温度场和温度应力场的有限元分析[J]. 邵红艳,竺润祥,任茶仙. 宁波大学学报(理工版). 2003(01)
[8]混合式陶瓷轴承的研究现状及发展趋势[J]. 薛继瑞,张伟儒,王重海. 硅酸盐通报. 2002(06)
[9]机械密封环温度场的有限元分析与试验研究[J]. 程建辉,葛培琪,刘鸣. 山东大学学报(工学版). 2002(04)
[10]三维有限元分析在高速铣削温度研究中应用[J]. 陈 明,袁人炜,凡孝勇,严隽琪,张明贤,张书桥. 机械工程学报. 2002(07)
硕士论文
[1]混合陶瓷角接触球轴承温度场分布的有限元分析[D]. 曹永.天津大学 2008
本文编号：3177725
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 概述
1.1.1 陶瓷球轴承优越性
1.1.2 陶瓷球轴承热分析的必要性
1.2 陶瓷球轴承发展状况
1.2.1 陶瓷球轴承国内外发展状况
1.2.2 陶瓷球轴承热分析的研究状况
1.2.3 本课题组近年研究状况
1.3 有限元法基本思想及其用于轴承热分析的可能性
1.3.1 有限元法基本思想
1.3.2 有限元法在热分析中的应用
1.3.3 有限元软件ABAQUS 对轴承进行热分析的实现
1.4 拟研究的主要内容
第二章 陶瓷球轴承的拟动力学分析
2.1 接触特性
2.1.1 坐标系的选取
2.1.2 接触变形
2.1.3 拟动力学分析的数学模型
2.1.4 变形协调几何关系
2.2 零滑动线位置的确定
2.3 摩擦力和摩擦力矩的平衡方程
2.3.1 摩擦力和摩擦力矩的计算
2.3.2 摩擦力的平衡方程
2.3.3 摩擦力矩的平衡方程
2.4 拟合K(e)、L(e)和k 随主曲率函数的变化
2.5 本章小结
第三章 陶瓷球轴承温升分析有限元模型
3.1 轴承发热及发热功率计算
3.1.1 陶瓷轴承内部温度主要决定因素
3.1.2 轴承发热功率的计算方法
3.2 轴承温升分析有限元模型的建立
3.2.1 轴承模型的简化
3.2.2 自旋摩擦功率的加载
3.2.3 轴承仿真模型的建立
3.3 陶瓷球轴承温升分析有限元模型验证
3.4 本章小结
第四章 陶瓷球轴承的温升分析结果与讨论
4.1 轴向载荷对陶瓷轴承温升的影响
4.2 内圈转速对陶瓷轴承温升的影响
4.3 摩擦系数对陶瓷轴承温升的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控机床主轴系统热特性有限元分析[J]. 应杏娟,李郝林. 工具技术. 2010(01)
[2]一种借助有限元传热仿真的刀尖点切削温度精确测量方法[J]. 张京京,冯平法,吴志军,郁鼎文. 工具技术. 2010(01)
[3]高速球轴承的生热分析[J]. 陈观慈,王黎钦,古乐,郑德志. 航空动力学报. 2007(01)
[4]基于有限元法的低温湿式磨削温度场分析[J]. 王中秋,李剑峰,路冬,孙杰,李方义. 工具技术. 2006(07)
[5]耐火材料有限元热分析与热应力分析研究进展[J]. 李江,李楠,李远兵. 材料导报. 2004(11)
[6]航空发动机主轴圆柱滚子轴承典型故障分析[J]. 焦育洁,吕新生,张锡昌. 轴承. 2003(12)
[7]结构温度场和温度应力场的有限元分析[J]. 邵红艳,竺润祥,任茶仙. 宁波大学学报(理工版). 2003(01)
[8]混合式陶瓷轴承的研究现状及发展趋势[J]. 薛继瑞,张伟儒,王重海. 硅酸盐通报. 2002(06)
[9]机械密封环温度场的有限元分析与试验研究[J]. 程建辉,葛培琪,刘鸣. 山东大学学报(工学版). 2002(04)
[10]三维有限元分析在高速铣削温度研究中应用[J]. 陈 明,袁人炜,凡孝勇,严隽琪,张明贤,张书桥. 机械工程学报. 2002(07)
硕士论文
[1]混合陶瓷角接触球轴承温度场分布的有限元分析[D]. 曹永.天津大学 2008
本文编号：3177725
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3177725.html
