基于四点接触球轴承的保护轴承性能研究

发布时间：2021-08-30 01:13

　　保护轴承是磁悬浮轴承系统的重要组成部分,在系统失效后可以对设备提供保护。传统滚动轴承用作保护轴承时,在转子跌落的巨大冲击之下很容易损坏,而四点接触球轴承具有极限转速高、承载能力强的特点。因此,本文提出将四点接触球轴承应用到磁悬浮轴承系统的保护轴承中,并对其结构及保护性能展开一系列研究。首先,对四点接触球轴承进行设计。从轴承的内部结构出发,建立了单个滚珠-沟道的受力模型以及轴承的摩擦力矩计算模型。通过分析各个结构参数对于轴承内部应力应变以及摩擦力矩的影响,得到了轴承内部结构参数的选取范围。随后在此基础上对四点接触球轴承进行了力学特性分析,并与角接触球轴承进行对比,发现同样的载荷下四点接触球轴承内部的最大应力小于角接触球轴承。其次,基于本文所用试验台建立了转子跌落的动力学模型,仿真分析了跌落过程中的转子轴心轨迹以及碰撞力变化,并将四点接触球轴承与角接触球轴承的保护效果进行了对比。结果表明:四点接触球轴承内部最大应力相较于角接触球轴承减小了10.8%。最后,搭建了磁悬浮转子跌落试验台,进行了四点接触球轴承与角接触球轴承保护下的转子跌落试验。发现转子跌落在四点接触球轴承上时,碰撞更加明显,弹跳... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

主动磁悬浮轴承系统结构图

基于四点接触球轴承的保护轴承性能研究目前应用最普遍的保护轴承以滚动轴承为主。在此基础上，一些学者展开了新的尝试，比如保护轴承的弹性阻尼器、双层滚动轴承等。此外，国内、外学者还提出了一些新型保护轴承的概念并进行了相关的研究。在磁悬浮轴承系统的设计中，保护轴承作为一个重要的预防和保障部件，对于提高系统的安全性和可靠性有着极其重要的作用。但是目前国内、外对于磁悬浮轴承系统中保护轴承的研究还不够充分，相关的设计还不够完善，由于保护轴承失效引起的设备损坏和经济损失仍然时有发生。2007 年 8 月，在本课题组的一次试验中，由于磁悬浮轴承系统的轴向过载，重达 9kg的转子在高速运转中突然失稳，保护轴承没有能够起到保护作用。尽管研究人员及时停车，但是转子跌落带来巨大振动与冲击仍然使得径向磁悬浮轴承和转子严重烧伤。图 1.2 所示为烧伤的保护轴承与转子。

零间隙保护轴承结构示意图

【参考文献】：
期刊论文
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[2]一种改进的角接触球轴承力学模型数值求解法[J]. 章强,秦海勤,徐可君.  燃气轮机技术. 2018(01)
[3]负游隙对四点接触转盘球轴承摩擦力矩影响研究[J]. 张占立,周鹏举,左朋辉,李延峰.  机床与液压. 2018(01)
[4]负游隙四点接触球轴承的摩擦力矩计算[J]. 韩涛,孙立才,岳纪东,李泽强.  轴承. 2017(04)
[5]基于拟静力学方法的HTR-10磁轴承氦风机辅助轴承抗冲击特性研究[J]. 杨雷,杨国军,时振刚.  核动力工程. 2016(01)
[6]高速四点接触球轴承力学模型的数值求解算法[J]. 路春雨,刘少军,戴瑜.  华南理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]四点接触球轴承接触角对接触应力的影响初探[J]. 魏延刚,赵兵.  大连交通大学学报. 2015(04)
[8]自动消除主动磁悬浮轴承系统保护间隙机构的运动学分析[J]. 俞成涛,徐龙祥,金超武.  航空学报. 2015(07)
[9]四点接触球轴承轴向刚度的测量[J]. 高攀,张超英.  机械工程师. 2015(06)
[10]负游隙四点接触球轴承的刚度计算[J]. 岳纪东,李文超,李建华,邓四二,韩涛.  轴承. 2014(04)

博士论文
[1]主动磁悬浮轴承系统中自消除间隙保护轴承的研究[D]. 俞成涛.南京航空航天大学 2015

硕士论文
[1]磁悬浮转子跌落在自消除间隙保护轴承上的动力学研究[D]. 夏咸喜.南京航空航天大学 2014
[2]转子跌落在保护轴承上的动力学研究[D]. 蒋磊.南京航空航天大学 2011
[3]新型滚动轴承的力学性能研究[D]. 许磊.南京航空航天大学 2010
[4]磁气混合轴承中弹性箔片径向动压气体轴承的数值分析研究[D]. 赵宁.南京航空航天大学 2004



本文编号：3371757