单点系泊系统转盘轴承力学性能及疲劳寿命研究

发布时间：2017-10-21 03:29

  本文关键词：单点系泊系统转盘轴承力学性能及疲劳寿命研究

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【摘要】：单点系泊系统在海洋工程中起非常关键的作用。而作为单点系泊系统的重要核心部件,转盘轴承的设计和选型便显得的尤为重要。近年来,轴承的应用和计算正变得越来越复杂,在应用和计算过程中,经常需要使用由轴承制造商所开发的高级的计算工具和数值方法。本论文研究课题是国家能源科技重大示范工程——海洋核动力平台示范工程的一个子课题。根据课题的研究方向,本论文的主要工作如下所示：第一,基于前人对转盘轴承的研究,根据赫兹接触理论,利用载荷分布法,计算转盘轴承在万年一遇的工况条件下的最大接触力和最大接触应力等相关接触强度要素,并参照转盘轴承许用应力标准,进行接触强度校核,校核结果显示,在万年一遇的极端工况下,转盘轴承接触强度满足要求。第二,利用ABAQUS有限元分析软件建立简化的单点系泊系统转盘轴承有限元模型,计算相关数据,并与力学模型进行对比,为单点系泊系统的轴承接触强度核算提供参考,并说明有限元模型简化是可行的。第三,建立简化的单点系泊系统接触疲劳有限元模型,计算轴承次表面应力和应变,利用应力-寿命方法和应变-寿命方法对轴承疲劳寿命进行计算,给出轴承次表面应力和应变随深度的变化曲线,分析滚动表面硬度与轴承疲劳寿命之间的关系,并根据以上分析,对沟道表面硬度处理对于滚动轴承疲劳寿命的影响进行讨论。分析结果显示,沟道表面硬化前后轴承疲劳寿命有明显改变,硬化后的接触疲劳寿命是硬化前接触疲劳寿命的数倍。同时,对于42HRC、51HRC以及57HRC这三种不同洛氏硬度值所对应的接触疲劳寿命进行研究。国内对于单点系泊系统转盘轴承相关力学性能和疲劳寿命研究较少,并且对于这类复杂轴承的设计制造能力较弱,因此,本文的计算分析过程对于国内单点系泊系统转盘轴承的设计选型具有参考意义。
【关键词】：单点系泊 转盘轴承 接触 疲劳
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-16
• 1.1 立题的科学依据及意义9-11
• 1.2 滚动轴承力学性能及疲劳寿命相关研究综述11-15
• 1.2.1 国外滚动轴承相关理论研究综述12-13
• 1.2.2 国内滚动轴承相关理论研究综述13-15
• 1.3 论文的研究目的和内容15-16
• 1.3.1 论文的研究目的15
• 1.3.2 论文的主要内容15-16
• 2 基本理论及单点系泊系统转盘轴承特点16-32
• 2.1 赫兹接触理论概述16-21
• 2.1.1 基本假设16-17
• 2.1.2 接触物体间的几何条件17-18
• 2.1.3 接触应力和接触变形18-20
• 2.1.4 接触类型20-21
• 2.2 转盘轴承的接触强度理论21-27
• 2.2.1 滚动轴承的载荷分布24-26
• 2.2.2 滚动轴承的额定静载荷26-27
• 2.2.3 滚动轴承的当量静载荷27
• 2.3 转盘轴承疲劳寿命理论27-32
• 2.3.1 滚动轴承寿命的分布函数28-29
• 2.3.2 次表面应力分布29-30
• 2.3.3 疲劳寿命的计算方法30-32
• 3 转盘轴承的静承载能力分析32-48
• 3.1 单点系泊系统转盘轴承特点33-36
• 3.1.1 工作环境条件33
• 3.1.2 载荷特点33
• 3.1.3 结构形式33-36
• 3.1.4 轴承材料36
• 3.2 力学分析36-41
• 3.2.1 径向力作用下承载能力分析36-37
• 3.2.2 轴向力作用下承载能力分析37-39
• 3.2.3 倾覆力矩作用下承载能力分析39-40
• 3.2.4 联合载荷作用下承载能力分析40-41
• 3.3 有限元法41-44
• 3.3.1 ABAQUS有限元接触分析简介41-42
• 3.3.2 实体模型的建立及网格划分42-44
• 3.3.3 定义载荷及边界条件44
• 3.4 力学分析及有限元计算结果对比分析44-48
• 3.4.1 最大接触载荷44-45
• 3.4.2 最大接触应力45-46
• 3.4.3 轴承径向游隙对承载能力的影响46-48
• 4 单点系泊系统转盘轴承疲劳寿命计算48-61
• 4.1 滚道与滚动体接触的有限元模型50
• 4.2 转盘轴承所承受交变外载荷分析50-52
• 4.3 转盘轴承内圈、外圈的应力和应变分析52-58
• 4.3.1 不考虑滚道硬度随深度变化52-54
• 4.3.2 考虑滚道硬度随深度变化54-58
• 4.4 转盘轴承的疲劳寿命分析58-61
• 4.4.1 转盘轴承疲劳寿命计算结果58-59
• 4.4.2 疲劳寿命计算结果对比分析59-61
• 5 总结与展望61-63
• 5.1 论文总结61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

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本文编号：1071034