超大型履带起重机回转系统的轮轨接触研究

发布时间：2017-10-11 22:07

  本文关键词：超大型履带起重机回转系统的轮轨接触研究

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【摘要】：履带起重机的回转系统是由回转驱动机构以及回转支承装置这两部分组成。现在,履带起重机通常使用使用滚动轴承式回转支承作为其回转支承装置。但是随着起重力矩和起重量的不断增大,回转支承装置承受的载荷也不断增大,其结构尺寸过于庞大,可能无法满足回转支承的运输尺寸要求,所以提出采用轮轨形式和滚动轴承式回转支承相结合的回转系统来实现回转。轮轨形式是依靠车轮在轨道上的滚动接触来实现回转的,车轮与轨道的关系是这种回转系统中一个复杂而又根本的问题,特列为国家“863”项目,接触理论是研究轮轨之间关系的基础,确立轮轨的承载能力及材料属性对接触应力的影响。在多组载荷加载情况下,运用Hertz接触理论和有限元法对轮轨进行弹性接触分析,运用这两种方法计算轮轨间的最大接触应力,发现这两种方法的计算结果误差在7%以内,由此可见运用有限元法建立的有限元弹性接触计算模型来模拟轮轨接触,其计算结果合理,可接受。运用ANSYS软件对轮轨进行弹塑性接触分析,确定轮轨材料应力与应变的关系为弹塑性线性强化模型,以Von Mises准则判断轮轨材料是否进入屈服,并将弹塑性分析结果和弹性分析结果进行对比,可知运用弹塑性分析方法时轮轨材料显示出更好的承载能力,当轮轨承重为226-227t时,轨道材料进入屈服阶段,当承重为240-245t时,车轮材料进入屈服阶段。基于正交试验,选定轮轨材料的弹性模量和泊松比为4个因素,每个因素定4个水平,以轮轨间最大接触应力为目标,研究轮轨材料的材料属性对轮轨弹性接触的影响,经计算分析发现轨道材料弹性模量对接触应力的影响最大,其他的依次为车轮弹性模量、车轮泊松比、轨道泊松比。
【关键词】：起重机 接触 弹性 弹塑性 材料属性
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义10
• 1.2 研究现状10-14
• 1.2.1 经典接触理论的研究现状10-12
• 1.2.2 非经典接触力学的研究现状12-14
• 1.3 课题来源及主要内容14-16
• 第2章 轮轨接触问题有限元分析基础理论16-30
• 2.1 非线性问题的有限元求解16-21
• 2.1.1 迭代法17-19
• 2.1.2 增量法19-20
• 2.1.3 混合法20-21
• 2.1.4 收敛准则21
• 2.2 ANSYS接触分析21-27
• 2.2.1 面面接触单元22
• 2.2.2 接触对的识别22
• 2.2.3 接触面和目标面的选定22-23
• 2.2.4 ANSYS接触算法23-25
• 2.2.5 关键实常数25-27
• 2.3 关于摩擦问题27-28
• 2.4 小结28-30
• 第3章 轮轨的弹性接触分析30-46
• 3.1 有限元法简介30-32
• 3.1.1 有限元基本思想30-31
• 3.1.2 ANSYS计算的基本流程31-32
• 3.2 轮轨的弹性接触有限元分析32-40
• 3.2.1 有限元实体模型建立32-34
• 3.2.2 单元选取及材料属性定义34-35
• 3.2.3 划分有限元网格35-36
• 3.2.4 接触分析参数设定36-37
• 3.2.5 约束条件和载荷施加37-39
• 3.2.6 有限元分析结果39-40
• 3.3 轮轨的弹性接触解析法分析40-44
• 3.3.1 Hertz理论40-43
• 3.3.2 Hertz理论计算结果43
• 3.3.3 Hertz理论计算结果与弹性接触有限元分析结果比较43-44
• 3.4 小结44-46
• 第4章 轮轨的弹塑性接触分析46-62
• 4.1 弹塑性原理46-52
• 4.1.1 几种应力-应变关系理想模型47-50
• 4.1.2 重要准则50-52
• 4.2 轮轨接触的弹塑性分析52-55
• 4.3 弹塑性分析结果与弹性分析结果比较55-59
• 4.4 小结59-62
• 第5章 轮轨材料属性对接触应力的影响62-68
• 5.1 材料属性正交试验设计62-63
• 5.2 材料属性正交试验结果63-67
• 5.2.1 直观分析法64
• 5.2.2 方差分析法64-67
• 5.3 小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

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本文编号：1014991