高速滑滚接触摩擦副失效的热影响研究

发布时间：2017-12-28 03:14

本文关键词：高速滑滚接触摩擦副失效的热影响研究　出处：《哈尔滨工业大学》2011年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：航空航天领域中,高速轴承和齿轮等运动部件的工作环境极为苛刻,其摩擦副的热失效导致的轴承失效,严重影响整个系统的可靠性。如先进航空发动机主轴采用的三点接触球轴承,其dn值和工作温度非常高,经常造成摩擦副发生热失效。因此迫切需要分析摩擦热对轴承内部高速滑滚接触摩擦副失效的影响,以采取有效措施预防可能的热失效,实现摩擦副延寿和可靠性的提高。本文主要针对高速滑滚接触摩擦副失效的热影响展开研究,采用双滚子高速滑滚接触摩擦副,模拟航空发动机主轴轴承内部摩擦副,建立了双滚子高速滑滚接触摩擦副热分析的理论计算方法、有限元分析模型和试验研究方法。通过接触理论和传热学理论,建立了摩擦副的热特性计算方法。利用接触理论计算摩擦副接触区域面积和接触应力等接触特性,然后利用传热理论计算摩擦副的热流密度及传热量等,为有限元分析中的边界条件提供了基础数据。利用有限元法分析了高速滑滚接触摩擦副的热特性,确定了摩擦副间的热量分配机制,并讨论了摩擦副材料和工况参数的影响,结果表明大滚子的热量分配系数为0.56-0.6。在各影响因素中,材料特性对热分配的影响较小,滚子的转速的影响较大。根据摩擦副间的热分配系数,将摩擦热量按比例分配给两滚子,分别计算两滚子的温度场,得出了两滚子接触区表面和次表层的温度分布,并讨论了摩擦副材料和工况参数对温度分布特性的影响。结果表明最大温度值位于接触区中心,小滚子的接触区表面和次表层温度相对较高,且载荷和转速越大,表面及次表层的温度越高。利用试验研究两滚子的温度特性,在现有高速控温滑滚接触基础试验机上增加小滚子的测温装置,同时测量了两滚子的表面温度,研究了两滚子间的热分配及表面温升,试验结果较好的验证了高速滑滚接触摩擦副的热分析模型。
[Abstract]:In the field of Aeronautics and Astronautics, the working environment of high-speed bearings and gears and other moving parts is extremely harsh. The failure of bearings caused by thermal failure of friction pairs seriously affects the reliability of the whole system. The three point contact ball bearings, such as the three point contact ball bearings used in the spindle of the advanced aero engine, are very high in their value and working temperature, which often causes the thermal failure of the friction pairs. Therefore, it is urgent to analyze the effect of frictional heat on the failure of high-speed sliding roller contact friction pairs in the bearing, so as to take effective measures to prevent possible thermal failure, and to prolong the life and reliability of friction pairs.
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH117.1

【参考文献】