组合轴承疲劳寿命预测分析研究
发布时间：2022-01-03 04:23
井眼轨迹控制工具组合轴承作为工具主轴的关键支撑零部件,其疲劳寿命直接影响工具的工作性能。本文以两副推力调心滚子轴承和一副调心滚子轴承形成的球面调心组合轴承为研究对象,分别采用静力学和动力学分析方法研究了不同的载荷作用下,滚子与滚道的接触载荷,分析了载荷与结构因素对组合轴承寿命的影响,并将两种方法分析所得的组合轴承寿命进行了对比分析,研究内容如下:分析了组合轴承在工具中的作用,结合原理样机中的组合轴承实物,忽略了非关键尺寸,建立了组合轴承几何模型;在静力学分析过程中,考虑组合轴承两侧碟形弹簧的影响,分析了组合轴承所受轴向力与碟形弹簧压缩量之间的相互关系,建立了组合轴承物理模型;采用Stribeck最大滚动体载荷估算公式以及Palmgren轴承位移估算公式,研究了组合轴承内部各个轴承的载荷,建立了组合轴承数学模型;通过假设组合轴承中各轴承径向位移相同,建立了组合轴承位移协调条件,探讨了轴向位移与径向位移的关系。采用单一变量法,通过Matlab计算了组合轴承内部各载荷的关系,研究了结构参数（碟形弹簧类型、碟形弹簧预压缩量及调心滚子轴承径向游隙）对内部载荷的影响规律,为疲劳寿命计算分析奠定基础...
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
井眼轨迹控制工具基本工作原理
图 2-2 组合轴承实物图Figure2-2 Actual picture of combined bearing常规钻进工况中，井眼轨迹控制工具偏心机构不工作，所以主轴不。此时组合轴承仅仅起到支撑工具主轴旋转的作用。在这种状态下组合轴承的载荷仅仅是工具主轴重力的径向分量。而在工具完全水，组合轴承也不会因为工具主轴的重量对工作性能造成大的影响。在造斜工况中，井眼轨迹控制工具的偏心机构会使得工具主轴径向的偏转。这种工况下，组合轴承要同时支撑主轴的旋转和偏转。工转时，组合轴承是依靠两端推力调心滚子轴承滚动体形成的外球面承滚动体形成的内球面共同支撑的，下节会做说明。此种受力状态内部的调心滚子轴承内圈和轴承垫圈由于与工具主轴紧密接触咬合主轴一起偏转，类似于球铰的作用。主轴的偏转就是在组合轴承形于球铰结构的支撑下发生偏转的。而在这种工况下，工具主轴的变承要承受更大的径向载荷，从组合轴承内部各轴承滚子与滚道的接
图 2-3 组合轴承三维模型Figure2-3 Three-dimensional model of combined bearing据组合轴承的实物图，为后续理论计算和仿真分析做基础，orks 建立了组合轴承的理论模型，三个轴承直接调用设计库标准件，模型尺寸进行设计，得到的三维模型如图 2-3 所示。2.2 组合轴承简化理论模型眼轨迹控制工具在实际工作时，会同时承受钻压、扭矩以及偏置力轴承支撑工具主轴的旋转和偏转，承受载荷的作用，在此须建立组模型来计算其内部载荷分布。由于组合轴承在实际工作中工况复杂模型的建立和后续的简化计算，需做出以下假设：1）不考虑钻井液和温度对组合轴承旋转和偏转的影响；2）组合轴承为刚性支撑，忽略其变形；3）组合轴承形成类似球承座的结构，两端推力调心滚子轴承形成支间调心滚子轴承形成支撑内球面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱滚子轴承半物理仿真试验技术研究[J]. 张文虎,邓四二,陈国定,胡永乐. 机械工程学报. 2018(19)
[2]基于拟动力学的航空发动机主轴滚子轴承热弹流润滑分析[J]. 史修江,王黎钦. 机械工程学报. 2016(03)
[3]组合轴承三维模型的构建方法探讨[J]. 朱亮,张红,向如,胡文根,冯定. 石油矿场机械. 2015(03)
[4]井眼轨迹控制工具发展现状及趋势[J]. 冯定,袁咏心,李汉兴,檀便友,李亚俊,张红,吴力. 石油机械. 2011(03)
[5]滚动轴承疲劳破坏机理和疲劳寿命模型综述[J]. 刘洪志. 装备制造技术. 2009(09)
[6]滚动轴承寿命理论的发展[J]. 苗学问,王大伟,洪杰. 轴承. 2008(03)
[7]航空发动机高速球轴承动态特性分析[J]. 王黎钦,崔立,郑德志,古乐. 航空学报. 2007(06)
[8]角接触球轴承保持架动力学分析[J]. 邓四二,郝建军,滕弘飞,高银涛. 轴承. 2007(10)
[9]滚动轴承寿命试验机及其试验技术的现状及发展[J]. 李兴林,张燕辽,曹茂来,张仰平,陆水根,李建平. 试验技术与试验机. 2007(03)
[10]滚动轴承动力学的研究[J]. 汪久根,王庆九,章维明. 轴承. 2007(03)
博士论文
[1]井眼轨迹控制工具组合轴承力学与疲劳寿命研究[D]. 施雷.长江大学 2017
[2]基于井眼轨迹控制工具的主轴造斜性能研究[D]. 张红.长江大学 2017
[3]球活塞式液压泵球塞副摩擦动力学模型与特性研究[D]. 林硕.北京理工大学 2014
[4]航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究[D]. 叶振环.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于拟静力学方法的球轴承动力学特性研究[D]. 马子魁.浙江大学 2010
[6]球轴承多体接触动力学研究[D]. 姚廷强.昆明理工大学 2009
[7]航空发动机高速滚动轴承及转子系统的动态性能研究[D]. 崔立.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]基于Voronoi有限元方法的滚动轴承疲劳寿命分析[D]. 张晶.昆明理工大学 2017
[2]基于多级载荷试验的滚动轴承疲劳寿命研究[D]. 潘光翔.大连理工大学 2016
[3]考虑节点半刚性的石油井架钢结构疲劳寿命研究[D]. 田春涛.东北石油大学 2016
[4]振动载荷对滚动轴承失效行为与寿命影响的研究[D]. 杨国凯.哈尔滨工业大学 2015
[5]车用轮毂轴承疲劳寿命分析[D]. 徐兴振.苏州大学 2014
[6]汽车轮毂双列圆锥滚子轴承动力学仿真分析[D]. 胡广存.河南科技大学 2014
[7]基于显式动力学的圆柱滚子轴承的动力学仿真与故障模拟[D]. 张志伟.太原理工大学 2013
[8]球轴承柔性多体动力学分析[D]. 谢伟.昆明理工大学 2013
[9]复合工况下高速滚动轴承的寿命和可靠性预测[D]. 冷钢.哈尔滨工业大学 2012
[10]航空发动机滚动轴承保持架动力学研究[D]. 王斌.沈阳航空航天大学 2012
本文编号：3565563
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
井眼轨迹控制工具基本工作原理
图 2-2 组合轴承实物图Figure2-2 Actual picture of combined bearing常规钻进工况中，井眼轨迹控制工具偏心机构不工作，所以主轴不。此时组合轴承仅仅起到支撑工具主轴旋转的作用。在这种状态下组合轴承的载荷仅仅是工具主轴重力的径向分量。而在工具完全水，组合轴承也不会因为工具主轴的重量对工作性能造成大的影响。在造斜工况中，井眼轨迹控制工具的偏心机构会使得工具主轴径向的偏转。这种工况下，组合轴承要同时支撑主轴的旋转和偏转。工转时，组合轴承是依靠两端推力调心滚子轴承滚动体形成的外球面承滚动体形成的内球面共同支撑的，下节会做说明。此种受力状态内部的调心滚子轴承内圈和轴承垫圈由于与工具主轴紧密接触咬合主轴一起偏转，类似于球铰的作用。主轴的偏转就是在组合轴承形于球铰结构的支撑下发生偏转的。而在这种工况下，工具主轴的变承要承受更大的径向载荷，从组合轴承内部各轴承滚子与滚道的接
图 2-3 组合轴承三维模型Figure2-3 Three-dimensional model of combined bearing据组合轴承的实物图，为后续理论计算和仿真分析做基础，orks 建立了组合轴承的理论模型，三个轴承直接调用设计库标准件，模型尺寸进行设计，得到的三维模型如图 2-3 所示。2.2 组合轴承简化理论模型眼轨迹控制工具在实际工作时，会同时承受钻压、扭矩以及偏置力轴承支撑工具主轴的旋转和偏转，承受载荷的作用，在此须建立组模型来计算其内部载荷分布。由于组合轴承在实际工作中工况复杂模型的建立和后续的简化计算，需做出以下假设：1）不考虑钻井液和温度对组合轴承旋转和偏转的影响；2）组合轴承为刚性支撑，忽略其变形；3）组合轴承形成类似球承座的结构，两端推力调心滚子轴承形成支间调心滚子轴承形成支撑内球面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱滚子轴承半物理仿真试验技术研究[J]. 张文虎,邓四二,陈国定,胡永乐. 机械工程学报. 2018(19)
[2]基于拟动力学的航空发动机主轴滚子轴承热弹流润滑分析[J]. 史修江,王黎钦. 机械工程学报. 2016(03)
[3]组合轴承三维模型的构建方法探讨[J]. 朱亮,张红,向如,胡文根,冯定. 石油矿场机械. 2015(03)
[4]井眼轨迹控制工具发展现状及趋势[J]. 冯定,袁咏心,李汉兴,檀便友,李亚俊,张红,吴力. 石油机械. 2011(03)
[5]滚动轴承疲劳破坏机理和疲劳寿命模型综述[J]. 刘洪志. 装备制造技术. 2009(09)
[6]滚动轴承寿命理论的发展[J]. 苗学问,王大伟,洪杰. 轴承. 2008(03)
[7]航空发动机高速球轴承动态特性分析[J]. 王黎钦,崔立,郑德志,古乐. 航空学报. 2007(06)
[8]角接触球轴承保持架动力学分析[J]. 邓四二,郝建军,滕弘飞,高银涛. 轴承. 2007(10)
[9]滚动轴承寿命试验机及其试验技术的现状及发展[J]. 李兴林,张燕辽,曹茂来,张仰平,陆水根,李建平. 试验技术与试验机. 2007(03)
[10]滚动轴承动力学的研究[J]. 汪久根,王庆九,章维明. 轴承. 2007(03)
博士论文
[1]井眼轨迹控制工具组合轴承力学与疲劳寿命研究[D]. 施雷.长江大学 2017
[2]基于井眼轨迹控制工具的主轴造斜性能研究[D]. 张红.长江大学 2017
[3]球活塞式液压泵球塞副摩擦动力学模型与特性研究[D]. 林硕.北京理工大学 2014
[4]航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究[D]. 叶振环.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于拟静力学方法的球轴承动力学特性研究[D]. 马子魁.浙江大学 2010
[6]球轴承多体接触动力学研究[D]. 姚廷强.昆明理工大学 2009
[7]航空发动机高速滚动轴承及转子系统的动态性能研究[D]. 崔立.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]基于Voronoi有限元方法的滚动轴承疲劳寿命分析[D]. 张晶.昆明理工大学 2017
[2]基于多级载荷试验的滚动轴承疲劳寿命研究[D]. 潘光翔.大连理工大学 2016
[3]考虑节点半刚性的石油井架钢结构疲劳寿命研究[D]. 田春涛.东北石油大学 2016
[4]振动载荷对滚动轴承失效行为与寿命影响的研究[D]. 杨国凯.哈尔滨工业大学 2015
[5]车用轮毂轴承疲劳寿命分析[D]. 徐兴振.苏州大学 2014
[6]汽车轮毂双列圆锥滚子轴承动力学仿真分析[D]. 胡广存.河南科技大学 2014
[7]基于显式动力学的圆柱滚子轴承的动力学仿真与故障模拟[D]. 张志伟.太原理工大学 2013
[8]球轴承柔性多体动力学分析[D]. 谢伟.昆明理工大学 2013
[9]复合工况下高速滚动轴承的寿命和可靠性预测[D]. 冷钢.哈尔滨工业大学 2012
[10]航空发动机滚动轴承保持架动力学研究[D]. 王斌.沈阳航空航天大学 2012
本文编号：3565563
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