编织衬垫关节轴承热分析与试验研究

发布时间：2017-08-26 12:43

  本文关键词：编织衬垫关节轴承热分析与试验研究

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【摘要】：以型号为GE20ET-2RS编织衬垫关节轴承为研究对象,运用ABAQUS仿真软件,建立编织衬垫关节轴承静热弹性和热力耦合模型。分析摩擦温度在接触表面的分布和传导规律,进而讨论摩擦热对关节轴承应力变形的影响。在传热学模型中,接触中心最大温度为50℃的情况下,衬垫最大热流量为50k W,内圈最大热流量为550k W,内圈传递热量占模型总传递热量的90%。内圈表面1mm内与其他深度相比较热量传递明显。衬垫热流量分布较为平滑,最大热流量位置在接触中心,衬垫和内圈两个摩擦副零件都是在(接触面之间)上半圈有热流量;在接触中心最大温度为50℃~90℃时,由于热应力对关节轴承接触面的影响,使得编织衬垫关节轴承内圈应力分布较常温时均匀,最大接触应力在相同载荷下变小,具有较好的力学性能,在此温度内关节轴承的服役时间能更长更平稳。然而当温度高于100℃时,由于温度和受力引起的变形将导致内圈表面畸形变化,使得表面不再平滑,在此状态下工作将加速衬垫磨损,最终导致关节轴承失效。依次改变模型中内圈球径的尺寸,进而实现改变关节轴承装配游隙的目的,仿真分析不同游隙下编织衬垫关节轴承接触副之间的接触应力,得出编织衬垫关节轴承游隙值为100um时,内圈最大应力较其他游隙的关节轴承小,并且最大应力位置在内圈内部,此游隙下轴承承载力最强。在热力耦合模型中,关节轴承在受35k N的径向力并作旋转摆动的过程中,衬垫表面热流量最大值为63.04k W,位于表面接触中心位置。内圈热流量最大值为200.9k W,在接触表面邻近衬垫端面的位置。摩擦面之间的热量的传递都是沿接触面的法向传递到内部。在轴线方向上衬垫最大热流量和内圈最大热流量分别为63k W和200.9k W,沿圆周方向最大热流量分别为63k W和180k W。由于衬垫材料导热系数低,使得摩擦产生的热量传递到衬垫上的比轴承钢内圈少,衬垫传递的热量是内圈传递热量的30%。衬垫最大温升为27.12℃小于内圈的最大温升为37.65℃,并且两个零件最大温升都处于各自接触面的接触中心位置,在深度方向上,内圈的整体温差在6.65℃左右。在有摩擦热的情况下,衬垫的等效应力大于无摩擦热时的等效应力,关节轴承内圈的等效应力在各个方向上都较小。内圈最大等效应力是在关节轴承内圈内部,最大位置在距离摩擦表面3mm的深度位置。通过关节轴承摩擦温度试验来测量摩擦温度在关节轴承工作时的变化趋势,得到摩擦温度在开始的30min内急剧增加,之后随着摆动时间的推移,曲线保持平稳直到试验结束。对比试验和仿真条件下衬垫接触区域的分布,仿真结果和试验得到的衬垫接触区域分布相近。仿真所得的试验测点摩擦温升与试验所得温升分布曲线相同,接触边缘温升一致,接触中心位置摩擦温升仿真结果稍大于试验所得结果。综合分析可以认为仿真计算的结果符合实际情况。
【关键词】：编织衬垫关节轴承 有限元 热力耦合 摩擦温度 热流量
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 课题研究内容及意义12-15
• 第2章 编织衬垫关节轴承静热弹性有限元分析15-29
• 2.1 热传导理论基础15-16
• 2.2 模型简化及建立过程16-19
• 2.2.1 模型简化16
• 2.2.2 模型建立16-19
• 2.3 计算结果分析19-27
• 2.3.1 热流量分析21-24
• 2.3.2 温度分析24-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 编织衬垫关节轴承热力学有限元分析29-51
• 3.1 装配尺寸确定29-31
• 3.2 模型简化及建立过程31-35
• 3.2.1 模型简化31-32
• 3.2.2 模型建立32-35
• 3.3 计算结果分析35-48
• 3.3.1 热流量分析37-41
• 3.3.2 温度分析41-44
• 3.3.3 温度对力学性能的影响44-48
• 3.4 本章小结48-51
• 第4章 编织衬垫关节轴承试验及数据分析51-63
• 4.1 试验目的51
• 4.2 试验方案51-52
• 4.3 试验设备52-56
• 4.3.1 试验对象53-54
• 4.3.2 驱动系统54
• 4.3.3 加载系统54-55
• 4.3.4 测温系统55-56
• 4.4 试验数据分析及对比56-61
• 4.4.1 试验数据分析57-59
• 4.4.2 仿真与试验对比分析59-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 结论及展望63-67
• 5.1 结论63-65
• 5.1.1 研究内容总结63-64
• 5.1.2 研究中存在的不足64-65
• 5.2 研究展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间的科研成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 杨咸启,宋雪静,张蕾;关节轴承的边界润滑模型与寿命分析[J];轴承;2005年08期

2 李科委;沈雪瑾;陈有光;李如琰;曹磊;;基于有限元法的向心关节轴承三维力学性能分析[J];轴承;2008年06期

3 吴磊;温泽峰;金学松;;车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析[J];机械工程学报;2008年03期

4 周素霞;杨月;谢基龙;;高速列车制动盘瞬态温度和热应力分布仿真分析[J];机械工程学报;2011年22期

5 王步康,董光能,谢友柏;滑动接触中摩擦发热的数值分析[J];中国机械工程;2002年21期

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本文编号：741571