角接触球轴承的热特性分析

发布时间：2017-05-03 01:01

  本文关键词：角接触球轴承的热特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滚动轴承是机械行业中最普通、应用最广的零部件,在机械设备中起着至关重要的作用。工程实际中,滚动轴承由于发热而引起的失效严重影响设备的正常工作。因此,对轴承的温度场研究至关重要。本文以角接触球轴承为研究对象,采用传热学、摩擦学等知识,分析轴承的热特性问题。首先,以7005C角接触球轴承为研究对象,采用油润滑方式,建立了滚动轴承的热节点传热模型,利用热网络法建立温度场计算模型,得到了各节点的温度,讨论了轴承转速、载荷、离心力和自旋对轴承温升的影响。结果表明:转速越高,载荷越大,轴承的温升越高;随着转速增大,离心力和自旋对温升的影响增大,尤其高速情况下,离心力和自旋对轴承温升的影响不可忽略。其次,将得到的滚动轴承温度场作为固体温度边界条件,分析了油润滑下角接触球轴承的非牛顿热弹流润滑问题。结果表明:轴承内圈或球温度升高时,油膜温度升高,轴承的摩擦系数、中心膜厚和最小膜厚减小;轴承的摩擦系数随特征剪应力的增加而增加。第三,以脂润滑7008C角接触球轴承为例,分别采用热网络法和试验法研究了角接触球轴承的温度场。结果表明:固定载荷不变,随着主轴转速的增加,轴承的振动增大,试验法和热网络法得到的温度差值增大;固定主轴转速不变,随着轴向载荷的增加,轴承的振动相对较小,两种方法得到的外圈温度差值变小。最后,采用有限元法研究了7008C角接触球轴承的温度场,并与试验法和热网络法的结果进行了比较。结果表明:对于高速轴承,需考虑自旋的影响;试验法、热网络法、有限元三种方法得到的结果略有差异,但随着转速的增加,外圈温度的变化趋势是一致的。
【关键词】：角接触球轴承 试验法 热网络法 有限元法 自旋
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 物理量名称及主要符号表12-17
• 第1章 绪论17-25
• 1.1 引言17
• 1.2 本文的研究背景17-23
• 1.2.1 滚动轴承摩擦生热和传热方式的研究18-19
• 1.2.2 滚动轴承温度场的热网络法研究19-20
• 1.2.3 滚动轴承温度场的有限元法研究20
• 1.2.4 滚动轴承温度场的有限元法研究20-22
• 1.2.5 滚动轴承热弹流理论的研究22-23
• 1.3 本文的主要研究目的、内容及意义23-25
• 1.3.1 研究的目的23
• 1.3.2 本文研究的主要内容23-24
• 1.3.3 本文研究的意义24-25
• 第2章 油润滑下 7005C角接触球轴承的温度场分析25-45
• 2.1 轴承摩擦力矩的计算26-31
• 2.1.1 轴承的粘性摩擦力矩0M的计算26
• 2.1.2 轴承的载荷摩擦力矩1M的计算26-27
• 2.1.3 轴承内外圈摩擦力矩27
• 2.1.4 轴承的自旋摩擦力矩sM的计算27-31
• 2.2 滚动轴承中球与内、外圈的接触角和自旋角速度31-33
• 2.2.1 角接触球轴承外力作用下的接触角31-32
• 2.2.2 球体的自转角速度32-33
• 2.3 角接触球轴承的摩擦热计算33-34
• 2.4 轴承的热传递分析34-38
• 2.4.1 热阻的计算公式34-35
• 2.4.2 对流换热系数的计算35-36
• 2.4.3 轴承系统的热阻计算36-38
• 2.5 轴承热平衡方程的建立38-43
• 2.6 本章小结43-45
• 第3章 考虑固体温度边界条件的 7005C角接触球轴承热弹流润滑分析45-73
• 3.1 数学模型45-46
• 3.2 基本方程46-50
• 3.3 基本方程的无量纲化及离散50-58
• 3.3.1 基本方程的无量化50-53
• 3.3.2 基本方程的离散53-55
• 3.3.3 独立方程的缺陷方程55-56
• 3.3.4 压力的松弛迭代56-57
• 3.3.5 h_(00)的计算57-58
• 3.4 温度差分方程58-61
• 3.4.1 油膜的差分方程58-59
• 3.4.2 固体的差分方程59-60
• 3.4.3 固体-油膜界面的差分方程60-61
• 3.5 数值方法61
• 3.6 计算结果分析61-71
• 3.7 本章小结71-73
• 第4章 脂润滑下 7008C角接触球轴承的试验研究及温度场分析73-85
• 4.1 滚动轴承测温系统73-78
• 4.1.1 滚动轴承测温系统的组成73-75
• 4.1.2 测控系统的操作说明75-77
• 4.1.3 试验结果与分析77-78
• 4.2 脂润滑轴承的温度场分析78-82
• 4.2.1 角接触球轴承的摩擦热计算78
• 4.2.2 对流换热系数的计算78-79
• 4.2.3 轴承系统的热阻计算79-81
• 4.2.4 轴承热平衡方程的建立81-82
• 4.3 本章小结82-85
• 第5章 7008C角接触球轴承温度场的有限元分析85-99
• 5.1 建模及网格划分85-88
• 5.1.1 轴承及轴承座的几何建模85-86
• 5.1.2 创建分析项目86-87
• 5.1.3 ANSYS Workbench的网格划分87-88
• 5.2 轴承系统的边界条件及载荷88-91
• 5.2.1 轴承的热载荷88
• 5.2.2 轴承系统的传热方式88
• 5.2.3 施加边界条件及热载荷88-89
• 5.2.4 ANSYS Workbench的求解及结果的后处理89-91
• 5.3 影响温度场的其他因素91-97
• 5.3.1 考虑球体自旋时，主轴转速对温度场的影响91-92
• 5.3.2 不考虑自旋时，，主轴转速对温度场的影响92-94
• 5.3.3 考虑自旋时，轴向载荷对温度场的影响94-95
• 5.3.4 不考虑自旋时，轴向载荷对温升的影响95-97
• 5.4 有限元法、热网络法、试验法的对比97-98
• 5.5 本章小结98-99
• 第6章 结论99-101
• 6.1 本文的创新性内容及主要研究工作99
• 6.2 未来研究工作的方向99-101
• 参考文献101-109
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果109-111
• 致谢111

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘俊峰;陈小安;康辉民;张朋;合烨;;脂润滑球轴承热态性能分析[J];机械科学与技术;2014年06期

2 康辉民;陈小安;陈文曲;周明红;邢利娜;;高速电主轴轴承热分析与实验研究[J];机械强度;2011年06期

3 刘U

本文编号：341998