滚动轴承咬入与局部缺陷打滑的动力学建模及影响因素研究

发布时间：2017-12-05 13:09

本文关键词：滚动轴承咬入与局部缺陷打滑的动力学建模及影响因素研究

【摘要】：滚动轴承是旋转机械中传递运动和承受载荷的最为重要的零部件之一，起到支撑轴及轴上零件、减小转轴与支承间磨损与摩擦、保持转轴的旋转精度等作用。磨损与剥落是滚动轴承最主要的故障形式；据统计，高速航空轴承故障中，打滑造成的比重超过了25%。打滑将影响滚动轴承的正常运行，降低轴承的旋转精度，导致润滑油温度剧烈增加，致使油膜破裂，缩短轴承的使用寿命。为了减小由轴承打滑导致的轴承故障所造成的人员伤亡及经济损失，必须解决滚动轴承的打滑故障特征这一基础性的科学问题。然而，滚动轴承打滑的影响因素非常复杂，包括非线性接触、游隙、润滑油膜、变摩擦阻力系数和保持架的作用等因素，滚动轴承的打滑动力学特征，尤其是承载区滚动体咬入与局部剥落故障区域内的打滑动力学特征尚未完全解明，，因此开展滚动轴承咬入与局部缺陷打滑故障的动力学建模及影响因素的研究，具有重要的理论意义和实际工程应用价值。承载区滚动体咬入打滑与滚道表面局部剥落缺陷区域打滑是造成滚动轴承损伤的主要原因之一。如何描述承载区滚动体咬入打滑与滚道表面局部缺陷区域打滑动力学特征及其对滚动轴承动力学特征的影响，目前的研究尚未完全解决。针对这个问题，本文以深沟球轴承轴承为研究对象，具体分析了润滑油膜和外圈滚道表面局部剥落故障引起的轴承打滑动力学特征，建立了滚动轴承打滑动力学模型，研究了承载区滚子咬入与外圈滚道局部剥落缺陷对深沟球轴承的打滑特性的影响规律，获得了一些有价值的结论。本文主要开展了以下研究工作： ①针对滚动轴承打滑的问题，应用Hertz点接触的求解方法，获得了承载区滚动体与滚道之间的弹性接触变形量、接触刚度及轴承的载荷分布；应用弹性流体动压润滑理论，分析了径向载荷、内圈转速、润滑油膜动力粘度和黏压系数对润滑油膜厚度和润滑油膜刚度的影响。 ②基于刚性套圈假设理论，根据深沟球轴承的结构特点，考虑了润滑油膜的影响，建立了承载区滚动体咬入打滑动力学模型，并采用龙格库塔数值积分方法进行求解，获得了滚动轴承的打滑动力学特征；对比分析了有油润滑油膜与无润滑油膜对滚动轴承打滑动力学特征的差异；研究了径向载荷与内圈转速对滚动轴承打滑动力学特征的影响规律。 ③分析了深沟球轴承滚动体与局部剥落故障之间的接触特点，根据深沟球轴承滚子与局部故障边缘之间的接触关系，基于半正弦函数时变位移激励局部剥落故障模型，建立了深沟球轴承局部剥落故障区域打滑动力学模型，研究了滚动体通过局部剥落故障过程中的打滑动力学特征。本文采用动力学的分析方法，系统地阐述了承载区滚动体咬入打滑动力学模型、局部剥落故障时变位移激励模型，滚动体在局部剥落故障区域的打滑动力学模型，为滚动轴承行业的早期故障预防，以及滚动轴承的理论分析工作提供了新的计算方法和一些有价值的结论。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33

【参考文献】

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