螺栓联接对转盘轴承承载及寿命的影响研究

发布时间：2017-07-28 09:38

  本文关键词：螺栓联接对转盘轴承承载及寿命的影响研究

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【摘要】：大型转盘轴承是各类大型装备的关键旋转联接件,该类轴承结构简单,能够同时承受径向力、轴向力和倾覆力矩的联合载荷,因此应用广泛。大型转盘轴承及其支撑结构尺寸大、壁厚薄,轴承与支撑结构常采用细长的普通螺栓联接。因此大型转盘轴承内部接触载荷、承载能力和疲劳寿命容易受到低刚度支撑结构和联接螺栓的影响。本文来源于国家自然科学基金资助项目“螺栓联接和支撑结构对大型转盘轴承寿命影响的基础研究(批准号：51465025)”。本文研究的目标在于探索螺栓联接参数和支撑结构刚度对于大型转盘轴承内部接触载荷分布、承载能力和疲劳寿命的影响。首先,本文建立了包含支撑结构和螺栓联接的大型转盘轴承完整有限元简化模型,该模型使用预紧单元模拟预紧力的作用,并以螺栓数量为54的有限元简化模型作为研究对象,分析了螺栓预紧力对大型转盘轴承内部滚动体接触载荷和接触角的分布规律以及螺栓预紧力与轴承内部滚动体最大接触载荷的关系。然后以预紧力为560kN的有限元简化模型作为研究对象,分析了螺栓数量对大型转盘轴承内部滚动体接触载荷和接触角的分布情况,并分析了预紧力为560kN和预紧力为720kN时螺栓数量与轴承内部滚动体最大接触载荷的关系。其次,本文建立了刚性外圈、无螺栓-部分弹性支撑结构、无螺栓-弹性支撑结构以及有螺栓-弹性支撑结构四种支撑结构刚度不同的有限元简化模型,分别分析了支撑结构刚度对大型转盘轴承内部滚动体接触载荷、接触角以及椭圆边界角的分布情况；与此同时以材料极限应力、沟道边界角及螺栓和螺栓孔间的最大允许滑移量为判断方法,研究分析了支撑结构刚度对轴承承载能力的影响。最后,采用Lundberg-Palmgren寿命理论和改进的Lundberg-Palmgren寿命理论,分别分析了螺栓预紧力、螺栓数量以及支撑结构刚度对大型转盘轴承疲劳寿命的影响。
【关键词】：大型转盘轴承 有限元简化模型 载荷分布 承载曲线 疲劳寿命
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 大型转盘轴承简介11-13
• 1.2 大型转盘轴承载荷特点13-15
• 1.2.1 静强度设计载荷13-14
• 1.2.2 滚动接触疲劳载荷谱14-15
• 1.3 大型转盘轴承失效形式15-16
• 1.4 国内外研究现状16-21
• 1.4.1 大型转盘轴承力学性能的研究现状16-19
• 1.4.2 大型转盘轴承疲劳寿命的研究现状19-21
• 1.5 课题的研究目的、意义与内容21-23
• 1.5.1 课题的研究目的和意义21-22
• 1.5.2 课题的研究内容22-23
• 1.6 本章小结23-25
• 第二章 大型转盘轴承的有限元建模方法及疲劳寿命理论25-39
• 2.1 引言25
• 2.2 列四点接触球轴承有限元简化模型25-32
• 2.2.1 双列四点接触球轴承结构及其简化模型25-29
• 2.2.2 非线性弹簧刚度计算29-32
• 2.3 四点接触球轴承基本额定寿命计算方法32-37
• 2.3.1 L-P理论中球轴承的基本额定寿命计算32-34
• 2.3.2 改进的L-P理论中球轴承的基本额定寿命计算34-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 大型转盘轴承承载性能研究39-65
• 3.1 引言39
• 3.2 有限元简化模型39-46
• 3.2.1 简化模型的建立39-43
• 3.2.2 载荷与边界条件的定义43
• 3.2.3 有限元结果分析43-44
• 3.2.4 轴承接触载荷和接触角的分布结果44-46
• 3.3 螺栓预紧力对轴承承载性能的影响46-51
• 3.3.1 预紧力对轴承接触载荷和接触角的分布影响46-50
• 3.3.2 预紧力与轴承滚动体最大接触载荷的关系50-51
• 3.4 螺栓数量对轴承承载性能的影响51-55
• 3.4.1 螺栓数量对轴承接触载荷和接触角的分布影响51-54
• 3.4.2 螺栓数量与轴承滚动体最大接触载荷的关系54-55
• 3.5 支撑结构刚度对轴承承载性能的影响55-64
• 3.5.1 轴承不同支撑方式模型55-57
• 3.5.2 轴承不同支撑结构刚度模型结果分析57-61
• 3.5.3 轴承滚动体与沟道间接触椭圆边界角的研究61-64
• 3.6 本章小结64-65
• 第四章 支撑结构对转盘轴承静承载能力影响的研究65-73
• 4.1 引言65
• 4.2 轴承静承载能力的研究方法65-66
• 4.3 不同支撑结构静承载能力66-70
• 4.3.1 刚性外圈支撑结构轴承静承载能力66-67
• 4.3.2 无螺栓-部分弹性支撑结构轴承静承载能力67-68
• 4.3.3 有螺栓-弹性支撑结构轴承静承载能力68-69
• 4.3.4 无螺栓-弹性支撑结构轴承静承载能力69-70
• 4.4 不同支撑结构轴承承载曲线对比分析70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 大型转盘轴承疲劳寿命研究73-79
• 5.1 引言73
• 5.2 螺栓预紧力对转盘轴承寿命的影响73-75
• 5.3 螺栓数量对转盘轴承寿命的影响75-76
• 5.4 支撑结构刚度对转盘轴承寿命的影响76-77
• 5.5 本章小结77-79
• 第六章 结论与展望79-83
• 6.1 结论79-80
• 6.2 创新点80
• 6.3 展望80-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-89
• 附录A：攻读硕士期间发表论文情况89-91
• 附录B：无量纲接触参数91-92

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