圆柱滚子轴承停止阶段动态特性分析

发布时间：2017-05-04 05:03

  本文关键词：圆柱滚子轴承停止阶段动态特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现代航空发动机主轴多采用滚动轴承支承下的转子结构,圆柱滚子轴承以其优良的高速性能,被广泛的应用于航空发动机主轴上。航空发动机在停止阶段,套圈和滚子间会产生严重的摩擦磨损,且保持架易发生冲击、啸叫、过早磨损甚至疲劳断裂,从而导致轴承的早期失效。因此,圆柱滚子轴承作为航空发动机主轴的关键支承元件,对其停止阶段的动态性能进行分析成为一个非常必要的课题。在滚动轴承动力学基础上,建立考虑大负加速条件下的圆柱滚子轴承停止阶段动力学分析模型,根据所建立的分析模型进一步建立了圆柱滚子轴承停止阶段的动力学仿真模型。并以保持架在停止阶段任意时刻的受力和角速度作为保持架有限元分析模型的边界条件,进而建立以分析保持架强度为目的的有限元分析模型。以某一型号圆柱滚子轴承为例,分析不同保持架材料、结构参数和工况参数等对圆柱滚子轴承停止阶段的打滑特性和保持架强度的影响,并进行了试验验证。得出主要结论如下:1轴承在停止阶段,保持架转速随内圈转速的变化有一定时间的延后,造成保持架打滑率由正打滑变为负打滑,且在某一时刻负打滑程度达到最大;2在稳态和停止阶段,保持架材料和兜孔间隙对保持架打滑率的影响很小;3在稳态阶段,随着轴承转速和径向游隙的增大,保持架打滑率也随之增大,随着径向载荷、润滑油供油温度和引导间隙的增大,保持架打滑率随之减小;在停止阶段,随着轴承角加速度、径向游隙和引导间隙的增大,保持架负打滑程度增大,随着径向载荷和润滑油供油温度的增大,保持架打滑程度减小;4轴承在稳态阶段,保持架应力主要由离心力产生,轴承在停止阶段,保持架应力主要由滚子与保持架碰撞力产生,且是稳态阶段保持架应力的数倍;5在相同工况条件下,铜制保持架比钢制保持架应力小,但钢制保持架的安全系数高于铜制保持架;6随着润滑油温度的升高,保持架应力呈现先增大后减小的趋势,存在一个最佳的润滑油供油温度,使保持架应力最小;7滚道对滚子和保持架的拖动作用应大于某一临界值,这样有利于大幅度减小保持架在轴承停止阶段的应力。
【关键词】：圆柱滚子轴承 停止阶段 保持架打滑 保持架强度
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状及进展10-12
• 1.3 研究意义12-13
• 1.4 研究内容及方法13-15
• 圆柱滚子轴承停止阶段动力学数学模型15-27
• 1.5 运动分析15-16
• 1.6 轴承各元件间受力分析16-24
• 1.6.1 滚子与滚道法向接触力16-17
• 1.6.2 滚子与滚道间拖动力17-20
• 1.6.3 滚子与保持架间作用力20-21
• 1.6.4 保持架与引导套圈间作用力21-22
• 1.6.5 滚子表面阻力22-23
• 1.6.6 保持架非引导面表面阻力23-24
• 1.7 圆柱滚子轴承动力学微分方程24-26
• 1.7.1 滚子动力学微分方程24-25
• 1.7.2 保持架动力学微分方程25-26
• 1.7.3 内圈动力学微分方程26
• 1.8 本章小结26-27
• 圆柱滚子轴承停止阶段动力学仿真模型27-37
• 1.9 圆柱滚子轴承参数化仿真模型的建立27-31
• 1.10 圆柱滚子轴承停止阶段动力学仿真模型的求解31-32
• 1.11 后处理界面的创建32-34
• 1.12 动力学仿真结果示例34-35
• 1.13 本章小结35-37
• 圆柱滚子轴承停止阶段保持架打滑特性分析37-45
• 1.14 保持架材料对轴承保持架打滑特性的影响38-39
• 1.15 工况参数对保持架打滑特性的影响39-42
• 1.15.1 不同转速，同一减速时间对保持架打滑特性的影响39
• 1.15.2 同一转速，，不同内圈角加速度对保持架打滑特性的影响39-40
• 1.15.3 径向力对保持架打滑特性的影响40-41
• 1.15.4 润滑油供油温度对保持架打滑特性的影响41-42
• 1.16 结构参数对保持架打滑特性的影响42-44
• 1.16.1 径向游隙对保持架打滑特性的影响42
• 1.16.2 引导间隙对保持架打滑特性的影响42-44
• 1.16.3 兜孔间隙对保持架打滑特性的影响44
• 1.17 本章小结44-45
• 圆柱滚子轴承停止阶段保持架强度分析45-57
• 1.18 保持架有限元分析模型46-49
• 1.18.1 保持架有限元分析模型的简化46-47
• 1.18.2 网格划分47-48
• 1.18.3 边界条件48-49
• 1.19 保持架有限元分析结果49-55
• 1.19.1 不同材料保持架应力分布50-51
• 1.19.2 结构参数对保持架应力的影响51-53
• 1.19.3 工况参数对保持架应力的影响53-55
• 1.20 本章小结55-57
• 试验验证57-65
• 1.21 试验目的57
• 1.22 试验轴承57
• 1.23 试验装置57-61
• 1.23.1 试验机主要技术指标57
• 1.23.2 试验机结构及组成57-61
• 1.24 试验步骤61-62
• 1.24.1 试验准备61-62
• 1.24.2 试验过程62
• 1.25 试验结果与分析62-63
• 1.25.1 轴承转速对保持架打滑率的影响62
• 1.25.2 径向载荷对保持架打滑率的影响62-63
• 1.26 本章小结63-65
• 结论65-67
• 1.27 结论65-66
• 1.28 创新点66
• 1.29 工作展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间的研究成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 汪久根;王庆九;章维明;;滚动轴承动力学的研究[J];轴承;2007年03期

2 杨海生;邓四二;李晌;陈国定;;航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真[J];轴承;2011年02期

3 季彬彬;杨玉萍;莫亚梅;陈宝国;董在俊;;计入截面厚度均匀性的浪形保持架的工作应力分析[J];轴承;2011年02期

4 赵希芳;;ADAMS中的柔性体分析研究[J];电子机械工程;2006年03期

5 邓四二;滕弘飞;王燕霜;杨伯原;马付建;;新型航空润滑油油膜拖动力计算研究[J];航空动力学报;2007年05期

6 富彦丽,朱均,马希直;径向轴承启动过程瞬态热效应的研究[J];摩擦学学报;2003年02期

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本文编号：344413