高速轴承打滑蹭伤试验台的研究

发布时间：2017-07-01 19:10

  本文关键词：高速轴承打滑蹭伤试验台的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技进步与社会发展,对机器主轴转速的要求越来越高,甚至可达每分钟数万转。打滑蹭伤是高速滚动轴承的主要失效形式之一,然而现有的运动学及动力学分析理论和仿真分析方法很难对轴承的打滑蹭伤进行准确预测,不能为打滑蹭伤失效机理分析和轴承设计提供有效指导。为了开展高速滚动轴承打滑蹭伤失效机理的试验研究,本文开发了高速滚动轴承打滑蹭伤试验台。基于高速滚动轴承的实际工况分析和试验系统的功能要求,确定了高速滚动轴承打滑蹭伤试验台总体方案：被试轴承由高速电主轴驱动,并结合高温润滑油、激振器模拟轴承实际运行时的高速、高温、振动等严苛工况。该试验台可对转速、载荷、激振、温度等参数进行调节,通过测试轴承内圈和保持架的转速,确定轴承打滑度,以研究工况参数对打滑的影响。通过振动信号检测及轴承表面分析,可进一步研究打滑对蹭伤的影响。在进行试验台的具体结构设计时,采用了模块化设计思想,主要包括试验台总体结构、轴系、驱动系统、润滑系统、加载系统以及激振系统等。通过三维建模软件UG完成了试验台结构建模,运用ANSYS Workbench对轴系结构进行了有限元分析。通过静力分析,校核了传动主轴的刚度和强度。对主轴进行模态分析得到轴系振型和临界转速,确定共振频率,进而可以避免共振的发生。在模态分析基础上进一步对轴系进行谐响应分析,得到主轴在不同激励作用下的动力响应。最后利用LabVIEW软件完成了试验台测控系统的设计。根据测控系统的性能要求对硬件设备进行合理选型,采用虚拟仪器技术进行测控的仿真模拟,对轴承的转速、温度、载荷、振动等试验参数进行采集和分析处理,并且以曲线或图表的形式输出。通过测控系统实时监测及控制试验参数,对被试轴承的运行状态进行检测,确保试验台正常运行。
【关键词】：高速轴承 打滑蹭伤 有限元分析 LabVIEW 测控
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 课题背景、研究意义12
• 1.2 高速滚动轴承试验台研究现状12-16
• 1.2.1 国外高速滚动轴承试验台研究现状13-14
• 1.2.2 国内高速滚动轴承试验台研究现状14-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 第二章 试验台总体方案和结构设计17-34
• 2.1 试验台总体方案设计17-19
• 2.1.1 试验台设计要求17
• 2.1.2 试验台功能要求17-18
• 2.1.3 试验台总体方案设计18-19
• 2.2 试验台主轴系设计19-22
• 2.2.1 主轴系的结构布局19-20
• 2.2.2 被试轴承的选型20-22
• 2.2.3 联轴器选型22
• 2.3 试验台驱动系统设计22-25
• 2.3.1 驱动功率的计算22-23
• 2.3.2 驱动电机的选型23-24
• 2.3.3 变频器的选型24-25
• 2.4 试验台润滑系统设计25-28
• 2.4.1 润滑剂的选择25
• 2.4.2 润滑方式选择25-26
• 2.4.3 润滑系统设计26-28
• 2.5 试验台加载系统设计28-32
• 2.5.1 试验台加载系统功能要求28
• 2.5.2 试验台加载方式28-29
• 2.5.3 试验台加载系统的调节方式29-30
• 2.5.4 加载装置设计30-32
• 2.6 激振系统设计32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 试验台结构有限元分析34-43
• 3.1 试验台有限元模型建立34-36
• 3.1.1 试验台几何模型的建立34
• 3.1.2 主轴的材料性能参数34-35
• 3.1.3 主轴模型的简化35-36
• 3.1.4 建立有限元模型36
• 3.2 静力分析36-37
• 3.3 模态分析37-40
• 3.3.1 模态分析基础37-38
• 3.3.2 模态分析38-40
• 3.4 谐响应分析40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 试验台测控硬件方案设计43-56
• 4.1 试验台测控系统的组成43-44
• 4.2 试验台测控系统的功能要求44
• 4.3 试验台测控信号的测量44-51
• 4.3.1 转速信号的测量44-47
• 4.3.2 试验台温度信号的测量47-48
• 4.3.3 试验台加载载荷的测量48-49
• 4.3.4 试验台振动信号测量49-51
• 4.4 信号调理设备与数据采集卡的选择51-53
• 4.4.1 信号调理设备51-52
• 4.4.2 A/D数据采集卡的选择52-53
• 4.4.3 D/A模拟输出卡的选择53
• 4.5 测控系统硬件总体结构53-55
• 4.6 本章小结55-56
• 第五章 试验台测控系统软件设计56-64
• 5.1 试验台测控系统的软件结构56-57
• 5.2 试验台软件系统的模块设计57-61
• 5.2.1 参数设置模块57
• 5.2.2 数据采集模块57-58
• 5.2.3 数据管理模块58-59
• 5.2.4 信号分析模块59-61
• 5.2.5 故障报警模块61
• 5.3 控制卡输出模块61-63
• 5.3.1 模拟量输出61-62
• 5.3.2 开关量输出62-63
• 5.4 人机交互界面设计63
• 5.5 本章小结63-64
• 结论64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果70

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