脂润滑角接触球轴承摩擦力矩的动态预测及热特性分析

发布时间：2017-07-15 22:27

  本文关键词：脂润滑角接触球轴承摩擦力矩的动态预测及热特性分析

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【摘要】：角接触球轴承因其极限转速高、摩擦力矩小、精度高、能同时承受轴向和径向载荷等优点,成为高速电主轴的主要支撑方式。摩擦发热及引起的温升是影响角接触球轴承转速和寿命进一步提高的主要因素。因此,对角接触球轴承摩擦力矩及温升进行系统分析,有着重要的理论意义和应用价值。基于此,本文对角接触球轴承的摩擦力矩和热特性进行了深入分析和研究。本文基于灰系统理论,考虑B7009C/P4型号轴承温度、转速以及润滑脂拖动系数等对轴承摩擦力矩的影响,建立了角接触球轴承摩擦力矩的动态预测模型,分别采用在线和离线两种方法对角接触球轴承摩擦力矩的精度进行检验。结果显示,在线预测模型,摩擦力矩预测值变化趋势和实验值相同,摩擦力矩预测值和实验值之间最大误差和平均误差分别为10.2%和3.6%,有90%以上的轴承摩擦力矩被正确预测到;离线预测模型,摩擦力矩预测值和实验值之间最大和平均误差分别为14.7%和5.5%,有85%以上的摩擦力矩都可以正确预测到。综上所述,灰理论预测模型可以实现对轴承摩擦力矩的动态预测,且有较高的精度和稳定性,可为以后精确分析角接触球轴承摩擦力矩提供参考。在对角接触球轴承传热进行分析的基础上,建立了实验轴承的热分析模型。基于有限元方法,研究了实验轴承的网格划分和热载荷加载,分别对有无接触热阻两种边界条件下的角接触球轴承进行稳态热分析。得到轴承的稳态温度场分布云图,对不同转速和载荷下的内外圈和滚珠温度进行分析,并对比了接触热阻对轴承温升的影响;在稳态热分析的基础上,对实验轴承温升进行瞬态分析,通过对比分析轴承内圈温升的仿真值和实验值,验证仿真模型的可行性,为脂润滑角接触球轴承结构的优化设计提供了理论参考。
【关键词】：角接触球轴承 摩擦力矩 灰系统理论 动态预测 稳态热分析 瞬态热分析
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 滚动轴承摩擦力矩的研究现状12-15
• 1.2.2 滚动轴承热分析的研究现状15-18
• 1.3 课题研究的主要内容18
• 1.4 本章小结18-19
• 第2章 轴承摩擦力矩的分析方法及轴承摩擦生热计算19-34
• 2.1 滚动轴承摩擦力矩的计算方法19-26
• 2.1.1 滚动轴承摩擦力矩的一般计算方法19-20
• 2.1.2 滚动轴承摩擦力矩较准确的计算方法20-23
• 2.1.3 SKF摩擦力矩计算方法23-24
• 2.1.4 基于灰系统理论的摩擦力矩分析24-26
• 2.2 角接触球轴承的运动分析及摩擦生热计算26-33
• 2.2.1 角接触球轴承的运动分析26-28
• 2.2.2 角接触球轴承的摩擦生热28-30
• 2.2.3 角接触球轴承摩擦生热实例计算30-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第3章 角接触球轴承摩擦力矩试验及灰理论预测34-46
• 3.1 角接触球轴承摩擦力矩试验台34-38
• 3.1.1 角接触球轴承摩擦力矩测量原理和测量方法34
• 3.1.2 实验目的34-35
• 3.1.3 角接触球轴承摩擦力矩试验35-38
• 3.2 角接触球轴承实验数据38-41
• 3.3 角接触球轴承摩擦力矩的灰理论预测41-45
• 3.3.1 在线预测模型43-44
• 3.3.2 离线预测模型44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 角接触球轴承的热特性分析46-58
• 4.1 热传导理论基础46-47
• 4.1.1 热传导46
• 4.1.2 对流换热46-47
• 4.2 角接触球轴承结合面的接触热阻47-48
• 4.2.1 角接触球轴承外圈与T型环之间的接触热阻48
• 4.2.2 角接触球轴承内圈与轴的接触热阻48
• 4.3 角接触球轴承热特性分析48-57
• 4.3.1 角接触球轴承单元类型选择和模型简化48-49
• 4.3.2 角接触球轴承有限元模型的建立49-51
• 4.3.3 角接触球轴承稳态温度场分析51-54
• 4.3.4 角接触球轴承瞬态温度场分析54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 结论与展望58-60
• 结论58
• 展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 附录A 攻读学位期间所发表的论文目录65

【参考文献】

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本文编号：546069