高铁牵引电机圆柱滚子轴承保持架寿命分析
发布时间：2022-02-18 21:41
高铁牵引电机因功率大,过载能力强等特点在铁路干线中广泛应用,然而在实际应用中牵引电机轴承保持架疲劳失效的情况时有发生,严重影响了机车的行车安全,引起了相关部门的高度重视,牵引电机轴承保持架的疲劳失效已成为亟待解决的问题。本文针对某型高铁牵引电机圆柱滚子轴承保持架的疲劳失效问题进行了分析。考虑到赫兹接触以及润滑等对圆柱滚子轴承内部元件之间的相互作用,建立了圆柱滚子轴承的动力学分析模型。以此为基础,通过解其动力学微分方程组,研究圆柱滚子轴承在不同载荷工况和结构工况下的动态响应。建立了全滚子和保持架的有限元分析模型,以动力学分析结果作为边界条件,通过显式动力学分析方法研究了不同载荷工况和结构参数下保持架的应力变化规律,结果表明:（1）高铁牵引电机圆柱滚子轴承的转速、径向载荷、径向游隙对滚动体与保持架之间的碰撞应力有较大的影响。随着转速、径向载荷、径向游隙的增加,保持架最大等效应力均增加,导致保持架易发生疲劳失效。（2）稳态运转的情况下,保持架与滚子之间的碰撞应力在滚子刚进入承载区时波动较大,随着滚动体运动逐渐平稳,保持架碰撞应力波动范围逐渐减小。（3）振动加速度的存在是保持架疲劳失效的主要原...
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究动向及进展
1.2.1 滚动轴承分析模型的研究现状
1.2.2 轴承保持架疲劳失效研究现状
1.3 研究意义
1.4 研究内容及方法
第2章 圆柱滚子轴承动力学分析
2.1 分析思路
2.2 圆柱滚子轴承坐标系
2.2.1 坐标系统及假设
2.3 高速圆柱滚子轴承相互作用
2.3.1 滚子与滚道相互作用
2.3.2 滚子受力分析
2.3.3 滚子与滚道间法向接触力及附加力矩
2.3.4 滚子与保持架间相互作用
2.3.5 保持架受力分析
2.3.6 保持架表面及端面阻力
2.4 高速圆柱滚子轴承非线性动力学微分方程组
2.4.1 滚子动力学微分方程组
2.4.2 保持架动力学微分方程组
2.4.3 内圈动力学微分方程组
2.5 圆柱滚子轴承仿真模型的建立与求解
2.5.1 参数化模型的建立
2.5.2 约束及载荷的添加
2.5.3 结果后处理
2.6 本章小结
第3章 圆柱滚子轴承显式动力学分析
3.1 主要分析流程
3.2 ABAQUS分析软件简介
3.2.1 ABAQUS中的动力学介绍
3.3 保持架的模态分析
3.4 圆柱滚子轴承分析模型的建立
3.4.1 有限元模型的创建
3.4.2 网格划分技术
3.4.3 有限元模型接触对的建立
3.4.4 施加约束以及载荷
3.4.5 求解设置
3.5 不同载荷工况和结构参数下的分析结果
3.5.1 结构参数对保持架受力的影响
3.5.2 不同转速对保持架受力的影响
3.5.3 不同径向力对保持架受力的影响
3.6 冲击载荷对保持架受力的影响
3.7 本章小结
第4章 圆柱滚子轴承保持架疲劳寿命分析
4.1 主要分析流程
4.2 N-Code疲劳分析软件简介
4.3 疲劳的定义和概述
4.3.1 疲劳的定义
4.3.2 材料S-N曲线
4.3.3 平均应力修正
4.3.4 线性疲劳累积损伤理论
4.3.5 雨流计数法
4.3.6 影响疲劳性能分析的因素
4.4 圆柱滚子轴承保持架的疲劳寿命估计
4.4.1 导入有限元分析结果
4.4.2 材料参数设置
4.4.3 载荷设置
4.4.4 求解设置
4.5 分析结果
4.5.1 不同转速下保持架的疲劳寿命
4.5.2 不同振动加速度下保持架的疲劳寿命
4.6 本章小结
第5章 圆柱滚子轴承保持架疲劳寿命试验
5.1 圆柱滚子轴承保持架的转速试验
5.1.1 试验目的
5.1.2 被试轴承主参数
5.1.3 试验装置
5.1.4 试验主体装置
5.1.5 试验方法
5.1.6 试验结果与分析
5.2 保持架的疲劳寿命试验
5.2.1 灰自助与最大熵原理的数学模型与应用
5.2.2 保持架疲劳寿命试验数据处理
5.2.3 试验结果与分析
5.3 本章小节
第6章 结论
6.1 创新点
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD2B型机车牵引电机输出端轴承故障的原因分析与对策[J]. 王高波. 电力机车与城轨车辆. 2018(05)
[2]ANSYS在高速轴承保持架模态分析中的应用[J]. 张志滨. 哈尔滨轴承. 2017(04)
[3]某型圆锥滚子轴承保持架断裂仿真分析[J]. 王宇石,邱宝象,铁晓艳,张振潮,曾献智. 轴承. 2017(07)
[4]乏信息条件下滚动轴承振动性能可靠性变异过程预测[J]. 夏新涛,叶亮,常振,邱明. 振动与冲击. 2017(08)
[5]考虑保持架间隙碰撞的球轴承-机构系统动力学分析[J]. 姚廷强,王立华,刘孝保,黄亚宇. 航空动力学报. 2016(07)
[6]NJP3220TN1/HG2P54圆柱滚子轴承保持架断裂原因分析[J]. 欧亮龙,马越,李鲁江. 理化检验(物理分册). 2016(01)
[7]B7008C高速角接触轴承动态分析[J]. 刘乐强,买买提明·艾尼,徐华,张胜伦. 机械设计与制造. 2015(06)
[8]HXN5型机车牵引电机轴承故障原因分析及预防措施[J]. 张廷尉. 哈尔滨铁道科技. 2014(04)
[9]HXN3型机车牵引电动机锁轴故障原因分析及对策[J]. 张国华. 机车电传动. 2014(01)
[10]基于ANSYS/LS-DYNA的保持架动力学分析[J]. 崔立,时大方,郑建荣,吴浩,吴飞科. 机械传动. 2012(06)
硕士论文
[1]某重型商用车转向管柱及支架的疲劳寿命分析研究[D]. 后世昌.合肥工业大学 2018
[2]滚滑轴承的力学特性及疲劳寿命分析[D]. 曾国文.华东交通大学 2016
[3]纤维增强自润滑保持架材料研究[D]. 吴宣岐.哈尔滨工业大学 2013
[4]YC6MK375N-30型CNG发动机活塞热—机耦合分析与疲劳寿命预测[D]. 田城.武汉理工大学 2013
[5]发动机气门疲劳寿命预测模型及其计算方法研究[D]. 杨艳学.武汉理工大学 2012
[6]碳碳复合材料保持架的研制[D]. 刘闻.哈尔滨工业大学 2010
[7]航空发动机主轴轴承可靠性技术研究[D]. 焦育洁.合肥工业大学 2004
本文编号：3631601
【文章来源】：河南科技大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究动向及进展
1.2.1 滚动轴承分析模型的研究现状
1.2.2 轴承保持架疲劳失效研究现状
1.3 研究意义
1.4 研究内容及方法
第2章 圆柱滚子轴承动力学分析
2.1 分析思路
2.2 圆柱滚子轴承坐标系
2.2.1 坐标系统及假设
2.3 高速圆柱滚子轴承相互作用
2.3.1 滚子与滚道相互作用
2.3.2 滚子受力分析
2.3.3 滚子与滚道间法向接触力及附加力矩
2.3.4 滚子与保持架间相互作用
2.3.5 保持架受力分析
2.3.6 保持架表面及端面阻力
2.4 高速圆柱滚子轴承非线性动力学微分方程组
2.4.1 滚子动力学微分方程组
2.4.2 保持架动力学微分方程组
2.4.3 内圈动力学微分方程组
2.5 圆柱滚子轴承仿真模型的建立与求解
2.5.1 参数化模型的建立
2.5.2 约束及载荷的添加
2.5.3 结果后处理
2.6 本章小结
第3章 圆柱滚子轴承显式动力学分析
3.1 主要分析流程
3.2 ABAQUS分析软件简介
3.2.1 ABAQUS中的动力学介绍
3.3 保持架的模态分析
3.4 圆柱滚子轴承分析模型的建立
3.4.1 有限元模型的创建
3.4.2 网格划分技术
3.4.3 有限元模型接触对的建立
3.4.4 施加约束以及载荷
3.4.5 求解设置
3.5 不同载荷工况和结构参数下的分析结果
3.5.1 结构参数对保持架受力的影响
3.5.2 不同转速对保持架受力的影响
3.5.3 不同径向力对保持架受力的影响
3.6 冲击载荷对保持架受力的影响
3.7 本章小结
第4章 圆柱滚子轴承保持架疲劳寿命分析
4.1 主要分析流程
4.2 N-Code疲劳分析软件简介
4.3 疲劳的定义和概述
4.3.1 疲劳的定义
4.3.2 材料S-N曲线
4.3.3 平均应力修正
4.3.4 线性疲劳累积损伤理论
4.3.5 雨流计数法
4.3.6 影响疲劳性能分析的因素
4.4 圆柱滚子轴承保持架的疲劳寿命估计
4.4.1 导入有限元分析结果
4.4.2 材料参数设置
4.4.3 载荷设置
4.4.4 求解设置
4.5 分析结果
4.5.1 不同转速下保持架的疲劳寿命
4.5.2 不同振动加速度下保持架的疲劳寿命
4.6 本章小结
第5章 圆柱滚子轴承保持架疲劳寿命试验
5.1 圆柱滚子轴承保持架的转速试验
5.1.1 试验目的
5.1.2 被试轴承主参数
5.1.3 试验装置
5.1.4 试验主体装置
5.1.5 试验方法
5.1.6 试验结果与分析
5.2 保持架的疲劳寿命试验
5.2.1 灰自助与最大熵原理的数学模型与应用
5.2.2 保持架疲劳寿命试验数据处理
5.2.3 试验结果与分析
5.3 本章小节
第6章 结论
6.1 创新点
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]HXD2B型机车牵引电机输出端轴承故障的原因分析与对策[J]. 王高波. 电力机车与城轨车辆. 2018(05)
[2]ANSYS在高速轴承保持架模态分析中的应用[J]. 张志滨. 哈尔滨轴承. 2017(04)
[3]某型圆锥滚子轴承保持架断裂仿真分析[J]. 王宇石,邱宝象,铁晓艳,张振潮,曾献智. 轴承. 2017(07)
[4]乏信息条件下滚动轴承振动性能可靠性变异过程预测[J]. 夏新涛,叶亮,常振,邱明. 振动与冲击. 2017(08)
[5]考虑保持架间隙碰撞的球轴承-机构系统动力学分析[J]. 姚廷强,王立华,刘孝保,黄亚宇. 航空动力学报. 2016(07)
[6]NJP3220TN1/HG2P54圆柱滚子轴承保持架断裂原因分析[J]. 欧亮龙,马越,李鲁江. 理化检验(物理分册). 2016(01)
[7]B7008C高速角接触轴承动态分析[J]. 刘乐强,买买提明·艾尼,徐华,张胜伦. 机械设计与制造. 2015(06)
[8]HXN5型机车牵引电机轴承故障原因分析及预防措施[J]. 张廷尉. 哈尔滨铁道科技. 2014(04)
[9]HXN3型机车牵引电动机锁轴故障原因分析及对策[J]. 张国华. 机车电传动. 2014(01)
[10]基于ANSYS/LS-DYNA的保持架动力学分析[J]. 崔立,时大方,郑建荣,吴浩,吴飞科. 机械传动. 2012(06)
硕士论文
[1]某重型商用车转向管柱及支架的疲劳寿命分析研究[D]. 后世昌.合肥工业大学 2018
[2]滚滑轴承的力学特性及疲劳寿命分析[D]. 曾国文.华东交通大学 2016
[3]纤维增强自润滑保持架材料研究[D]. 吴宣岐.哈尔滨工业大学 2013
[4]YC6MK375N-30型CNG发动机活塞热—机耦合分析与疲劳寿命预测[D]. 田城.武汉理工大学 2013
[5]发动机气门疲劳寿命预测模型及其计算方法研究[D]. 杨艳学.武汉理工大学 2012
[6]碳碳复合材料保持架的研制[D]. 刘闻.哈尔滨工业大学 2010
[7]航空发动机主轴轴承可靠性技术研究[D]. 焦育洁.合肥工业大学 2004
本文编号：3631601
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