滚动轴承温度分布及润滑性能研究

发布时间：2017-05-14 21:02

  本文关键词：滚动轴承温度分布及润滑性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：润滑和温度都是影响轴承正常工作的重要因素。合理的供油量不仅有利于轴承的润滑，还可以减少绕流阻力损失，节省成本。对轴承热力学性能的研究有助于揭示轴承发热机理，可以在一定程度上避免轴承发热引起的失效和破坏。本文基于热电比拟原理，建立了角接触球轴承和双列圆锥滚子轴承的热网格模型，研究了滚动轴承的温升等热-力行为，主要研究内容和结论如下： 针对油气润滑，通过表面油层厚度测量实验建立了一定供油速率下表面油层厚度随时间的变化曲线。基于已建立的乏油润滑模型和自由表面油层衰减模型，研究了速度、载荷和表面粗糙度对供油时间和供油间隔的影响。结果表明：速度、载荷和表面粗糙度对接触区由乏油到充分润滑的过渡时间无明显影响；速度越高、载荷越大、表面越粗糙，所需油气润滑的供油时间间隔就越短。 基于广义欧姆定律和角接触球轴承的拟静力学模型，建立了油气条件下高速角接触球轴承的热网格模型。模型考虑了轴承内、外滚道的滚动摩擦热和滑动摩擦热，套圈和保持架的摩擦热以及滚动体的绕流阻力损失，建立了轴承热网格系统各节点之间的传热关系简化计算模型，进而研究了润滑剂流量，轴承转速，入口油温和轴向载荷对轴承热性能的影响。结果表明：随着润滑剂流量减小，或轴承转速的增加，轴承温度升高；随着轴承入口油温度升高，轴承温度升高。为保证轴承持续稳定运行，入口油温应保持在25℃~40℃之间。增大轴承轴向载荷可以抑制轴承打滑，使轴承内圈与钢球的不同接触处的温度和产热分布更均匀。 基于广义欧姆定律和双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型，建立了脂润滑条件下双列圆锥滚子轴承的热网格模型。模型考虑了滚子和滚道之间的滑动摩擦损失、滚子大端与内圈挡边处的滑动摩擦损失以及绕流阻力损失。研究了不同转速、填脂率和滚子大端半径对双列圆锥滚子轴承热性能的影响。结果表明：轴承温度随着转速和填脂率的增加而升高；在较低转速时，，产热量主要来自于滚子大端-内圈挡边的滑动摩擦热；随着转速的增加，黏性摩擦热逐渐成为主要热源。通过优化滚子大端球面半径，可减小发热量，避免滚子大端-内圈挡边接触处温度过高。
【关键词】：热网格法 滚动轴承 温度 热量 润滑
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 注释表10-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.1.1 课题的研究背景13
• 1.1.2 研究的目的和意义13-14
• 1.2 研究现状及发展趋势14-20
• 1.2.1 滚动轴承热网格模型研究现状14-16
• 1.2.2 滚动轴承的力学模型研究现状16-18
• 1.2.3 轴承润滑和油膜厚度的研究现状18-20
• 1.3 论文的主要研究内容20-21
• 第2章 油气条件下供油时间对弹流润滑性能的影响21-31
• 2.1 油气条件下表面油层厚度测量21-23
• 2.2 数学模型23-26
• 2.2.1 点接触乏油润滑模型23-25
• 2.2.2 滚道表面油层衰减模型25-26
• 2.3 不同工况对轴承润滑性能的影响26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 油气条件下高速角接触球轴承的热稳定性研究31-59
• 3.1 拟静力学模型31-35
• 3.1.1 滚动体的力平衡方程32-35
• 3.1.2 轴承的力平衡方程35
• 3.2 轴承热网格模型35-44
• 3.2.1 热网格节点划分36
• 3.2.2 油气比例因子 Xcav36-37
• 3.2.3 轴承热源计算37-41
• 3.2.4 轴承散热计算41
• 3.2.5 热阻的计算41-44
• 3.3 数值求解44-45
• 3.4 模型验证45-48
• 3.5 不同因素对轴承温升的影响与分析48-58
• 3.5.1 润滑剂流量对轴承温度的影响48-50
• 3.5.2 轴承转速对轴承节点温度的影响50-52
• 3.5.3 入口油温对轴承的热力学性能的影响52
• 3.5.4 轴向载荷对轴承的热力学性能的影响52-55
• 3.5.5 不同轴承转速对滚动体自旋功率损失的影响55-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第4章 脂润滑条件下双列圆锥滚子轴承的热稳定性研究59-81
• 4.1 双列圆锥滚子轴承的拟静力学模型59-65
• 4.1.1 运动学关系59-62
• 4.1.2 力平衡关系62-65
• 4.3 双列圆锥滚子轴承的热网格法65-70
• 4.3.1 热网格节点划分66-67
• 4.3.2 热源计算67-69
• 4.3.3 热阻计算69-70
• 4.4 数值求解70
• 4.5 结果与讨论70-80
• 4.5.1 拟静力学模型验证70-71
• 4.5.2 不同因素对轴承温升的影响71-80
• 4.6 本章小结80-81
• 第5章 总结与展望81-83
• 总结81-82
• 创新性82
• 展望82-83
• 参考文献83-89
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单89-90
• 致谢90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘春浩;滚动轴承的结构振动问题[J];轴承;2000年05期

2 罗继伟;滚动轴承受力分析及其进展[J];轴承;2001年09期

3 杜辉,周彦伟,邓四二,杨海生,孟瑾;高速圆柱滚子轴承零件间相互作用力瞬态动力学分析[J];轴承;2005年09期

4 杨泽亮,卓献荣,杨承,宋耀祖;水平高速旋转圆柱表面对流换热的实验研究[J];工业加热;2002年05期

5 罗祝三,吴林丰,孙心德,高向群,罗祝三;轴向受载的高速球轴承的拟动力学分析[J];航空动力学报;1996年03期

6 王延忠;彭伟;雷震天;郭梅;;点接触乏油弹流润滑数值分析[J];军民两用技术与产品;2007年10期

7 袁茹，李继庆;高速滚子轴承的拟动态分析计算[J];机械科学与技术;1995年01期

8 张成铁,陈国定,李建华;高速滚动轴承的动力学分析[J];机械科学与技术;1997年01期

9 王文中,王慧,胡元中;润滑接触中弹性变形的快速数值计算[J];摩擦学学报;2002年05期

10 杨沛然;崔金磊;兼田桢宏;王静;;线接触弹性流体动力润滑的供油条件分析[J];摩擦学学报;2006年03期

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本文编号：366219