大型挖泥船用回转支承轴承性能研究

发布时间：2017-04-16 21:21

  本文关键词：大型挖泥船用回转支承轴承性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国海洋经济的快速发展，，越来越多的机械工程师投入大量精力研发和改善海洋类机械设备，以大型海洋起重设备的发展最为迅速，尤其是回转型起重机械。作为回转起重机械中最为重要的基础构件——回转支承装置越来越受到重视，对其大型化的要求也越来越多。回转支承装置是连接设备基座与回转体，完成设备回转运动的构件，主要承担起重机的工作负荷与自重。在大型的回转支承轴承设计中，如果设计不合理，极易出现机械故障，不仅修理繁杂，消耗费用大，还会造成长时间的非正常停机，严重影响工程进度；另一方面，也会导致吊机的日常维护工作繁重，存在安全隐患。所以，针对大型回转支承轴承的性能进行研究，用于指导设计和生产，保证大型涉海起重机的施工安全、提高工程效率和经济效益，具有重要的意义。 通过调研，常规三排滚柱回转支承轴承多为5m以内的小型轴承。本文基于舟山海川船舶机械有限公司生产的30m3大型挖泥船疏浚起重机，对该设备的超大型回转支承轴承（单排圆锥回转支承）进行研究，发现其制造加工、结构性能和工作状况均存在不足，决定对其进行创新设计与改造。实现在超10m直径的起重机回转支承轴承上，首次使用三排滚柱型（13系列）轴承结构的目的。克服原单排滚柱轴承曲面加工复杂、制造精度高、安装结构繁琐和海洋防腐性能差等一系列缺陷，为回转支承行业发展做出自己的努力。 基于海川公司起重机回转支承轴承的结构性能研究：该起重设备需要的回转支承直径10.01m，机械载荷大（30m3挖泥量/极限载荷500T）、工作环境差、腐蚀性强、维护难度大；在原有安装尺寸基础上，设计出13系列大型回转支承轴承；并对设计零件进行数学建模，进行MATLAB优化设计，得到最优结构尺寸；然后以该数学模型下的最优结构尺寸进行CAD(Solid works)三维建模；通过ANSYS Workbench分析平台，对最优结构尺寸模型进行有限元分析，得出该零件的受载云图和形变，结果均在许用范围内。证明该设计和优化方法的准确合理性，实现改造的目的。 通过本次项目改造，最终完成30m3大型挖泥船疏浚起重机回转支承改造工作，设计的大型三排滚柱回转支承轴承满足结构和工况等要求，也证明了设计方法、数学模型和轴承性能分析结果的正确可靠性。
【关键词】：大型回转支承 回转支承轴承 MATLAB优化 ANSYS有限元分析
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U674.31
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 课题研究的目的及意义13-15
• 1.2 国内研究现状15-16
• 1.3 回转支承的主要分类16-17
• 1.4 本章总结17-18
• 第二章 回转支承行业技术标准18-22
• 2.1 行业标准18-19
• 2.2 参数选定19
• 2.3 方法论证19-20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 轴承选型计算22-27
• 3.1 单排球式和交叉滚柱式22-24
• 3.2 三排滚柱式24-26
• 3.3 本章总结26-27
• 第四章 三排滚柱轴承设计与结构分析27-39
• 4.1 原始主要性能与技术参数27
• 4.2 回转支承装置计算27-35
• 4.2.1 回转支承的装置的计算载荷27-29
• 4.2.2 动载荷29-30
• 4.2.3 计算载荷30-35
• 4.3 结构方案分析35-36
• 4.4 齿轮计算36-37
• 4.5 本章总结37-39
• 第五章 建立数学模型与有限元分析39-68
• 5.1 MATLAB 概述39-40
• 5.2 结构优化设计方法40-41
• 5.3 数学模型建立41-46
• 5.3.1 建模流程42-43
• 5.3.2 确定并建立目标函数43-45
• 5.3.3 约束函数的确定45-46
• 5.4 MATLAB 优化设计46-48
• 5.4.1 求解数学模型46-48
• 5.4.2 分析数学模型48
• 5.4.3 检验数学模型48
• 5.5 有限元方法48-67
• 5.5.1 ANSYS 建模分析51-53
• 5.5.2 ANSYS workbench 分析53-55
• 5.5.3 三维建模与导入55
• 5.5.4 CAD 结构导入与 ANSYS 分析55-67
• 5.6 本章总结67-68
• 第六章 结论68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 进一步工作69
• 6.3 论文总结69-70
• 附录 A70-71
• 附录 B71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 在读期间发表的学术论文及研究成果76

【参考文献】

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本文编号：311715