高速轴承打滑蹭伤模拟试验台的研究

发布时间：2017-09-05 04:03

  本文关键词：高速轴承打滑蹭伤模拟试验台的研究

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【摘要】：在航空发动机、高速切削机床等设备中,高速滚动轴承作为一种关键核心零部件,其可靠性直接决定了整个设备系统的工作性能。打滑蹭伤是高速滚动轴承常见的失效形式之一,然而其理论研究并不成熟,有必要借助试验手段开展打滑蹭伤的机理研究。本文设计了高速轴承打滑蹭伤模拟试验台,以探究在各类严苛工况条件下打滑对蹭伤的影响,为评估轴承的性能和改进轴承结构设计提供实验依据。本文在对国内外各类高速轴承试验台调研分析的基础上,提出了高速轴承打滑蹭伤模拟试验台总体方案。通过分别控制两个电主轴的转速,实现对不同程度打滑的模拟,同时考虑到高速滚动轴承的严苛工况条件,在试验台中还设计了激振载荷和高温润滑系统。整个试验台由轴系结构、驱动系统、加载系统、润滑和冷却系统及测控系统等组成。采用SolidWorks完成了试验台的结构设计和三维建模,用ANSYS Workbench对试验台进行了动态特性分析。用径向弹簧单元替代轴承,得到主轴系统的有限元模型。通过模态分析计算出主轴系统的各阶固有频率,保证在高速情况下试验台能够安全平稳地运行,避免共振发生。针对激振载荷,对主轴系统进行了谐响应分析,得到在激振力作用下的主轴系统的稳态响应。采用虚拟仪器技术为试验台设计了测控系统,利用LabVIEW程序和数据采集卡实现了对各类模拟信号的采集和数字信号的输出控制,部分硬件通过LabVIEW串口通讯实现各类参数的设置和控制。通过LabVIEW对采集的数据进行显示、储存和分析处理,并具有监测报警功能,实现了试验台智能化控制的模拟。
【关键词】：高速轴承 打滑蹭伤 激振 高温
【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】：TH133.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外相关领域研究现状11-16
• 1.2.1 国外高速轴承试验机技术现状11-13
• 1.2.2 国内高温高速轴承试验机研究现状13-16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 第2章 试验台总体方案和结构设计17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 高速轴承试验台技术指标17-18
• 2.3 试验台总体方案设计18
• 2.4 轴系设计18-22
• 2.4.1 轴系布局方式19
• 2.4.2 轴系支承结构形式19
• 2.4.3 支承轴承的选型19-20
• 2.4.4 轴承预紧20
• 2.4.5 主轴材料选取20
• 2.4.6 轴承密封20-21
• 2.4.7 轴系整体结构设计21-22
• 2.5 驱动系统设计22-24
• 2.5.1 电主轴的选型22-23
• 2.5.2 变频器的选型23-24
• 2.6 加载系统设计24-28
• 2.6.1 加载方式24
• 2.6.2 径向载荷加载结构设计24-26
• 2.6.3 激振器的选型26-28
• 2.6.4 激振力加载结构设计28
• 2.7 试样室设计28-29
• 2.8 润滑系统设计29-32
• 2.8.1 常见润滑方式29-30
• 2.8.2 常温润滑系统30-31
• 2.8.3 高温润滑系统31-32
• 2.9 其他结构设计32
• 2.9.1 轴承座设计32
• 2.9.2 底座设计32
• 2.10 本章小结32-33
• 第3章 轴系的动态特性分析33-40
• 3.1 引言33
• 3.2 有限元方案及建模33-36
• 3.2.1 主轴系统有限元分析方案33
• 3.2.2 支承轴承的刚度计算33-35
• 3.2.3 有限元模型的建立35-36
• 3.3 主轴动态特性分析36-39
• 3.3.1 主轴模态分析36-38
• 3.3.2 主轴谐响应分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 试验台测控系统设计40-54
• 4.0 引言40
• 4.1 系统组成及原理40
• 4.2 主要硬件选型40-44
• 4.2.1 传感器的选择40-43
• 4.2.2 数据采集卡的选择43-44
• 4.2.3 温控仪的选择44
• 4.3 软件系统设计44-53
• 4.3.1 虚拟仪器简介44-45
• 4.3.2 LabVIEW简介45
• 4.3.3 前面板模块45-46
• 4.3.4 数据采集控制模块46-51
• 4.3.5 数据存储模块51
• 4.3.6 振动信号分析模块51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间的科研成果60

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本文编号：795694