热—应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命研究
本文选题:深沟球轴承 + 疲劳寿命 ; 参考:《南京航空航天大学》2012年硕士论文
【摘要】:深沟球轴承具有结构简单、高转速、长寿命、高制造精度的特点,且应用中无需经常维护,因此在很多领域被广泛应用。疲劳寿命作为轴承的重要性能,目前已在理论研究、仿真分析及试验研究方面取得很多研究成果。基于轴承疲劳寿命试验花费时间长、成本高,往往仅能开展验证性试验;基于有限元的轴承寿命预测中,较多仅基于接触应力和变形展开研究,针对热-应力耦合作用下的轴承寿命研究较少。为解决这些问题,本文以深沟球轴承为研究对象开展疲劳寿命研究,主要完成了以下四方面的工作: 1)基于赫兹接触理论研究轴承的接触特性,并应用ANSYS Workbench进行仿真分析,得到不同情况下轴承的应力和变形结果。验证有限元仿真的精度,在此基础上进行轴承疲劳寿命仿真分析。 2)研究轴承发热量及对流换热计算模型,为有限元仿真确定合理的热载荷和热边界条件;在ANSYS Workbench中进行稳态热分析,研究得出不同载荷及运转速度下深沟球轴承温度的稳态分布情况。 3)综合考虑载荷、温度、运转速度等因素对轴承寿命的影响,,运用名义应力法得到热-应力耦合作用下的轴承疲劳寿命,并对有限元计算结果进行分析。 4)在BLZ60滚动轴承动态性能测试机上开展深沟球轴承的温升试验,将试验结果与有限元分析结果进行对比,并对误差原因进行分析。 研究表明,本文研究的热-应力耦合作用下的深沟球轴承疲劳寿命结果可信度高,可较好地预测不同工况下的轴承寿命。
[Abstract]:Deep groove ball bearings are widely used in many fields because of their simple structure, high rotational speed, long life, high manufacturing precision, and need not be maintained frequently in application. Fatigue life, as an important performance of bearings, has made many achievements in theoretical research, simulation analysis and experimental research. Because bearing fatigue life test takes a long time and high cost, it can only carry out confirmatory test. In the finite element method, the research of bearing life prediction is mainly based on contact stress and deformation. There is little research on bearing life under the coupling of heat and stress. In order to solve these problems, the fatigue life of deep groove ball bearings is studied in this paper. 1) the contact characteristics of bearing are studied based on Hertz contact theory, and the results of stress and deformation of bearing under different conditions are obtained by ANSYS Workbench simulation. The accuracy of finite element simulation is verified, and the fatigue life of bearing is simulated. 2) study the calculation model of bearing heat and convection heat transfer, determine the reasonable thermal load and thermal boundary condition for finite element simulation, carry out steady state thermal analysis in ANSYS Workbench, The steady state distribution of the temperature of deep groove ball bearing under different load and running speed is obtained. 3) considering the influence of load, temperature and running speed on bearing life, the fatigue life of bearing under thermal-stress coupling is obtained by nominal stress method, and the finite element calculation results are analyzed. 4) the temperature rise test of the deep groove ball bearing is carried out on the BLZ60 rolling bearing dynamic performance test machine. The test results are compared with the finite element analysis results, and the error reasons are analyzed. The results show that the results of fatigue life of deep groove ball bearing under thermal-stress coupling are reliable and can be used to predict the bearing life under different working conditions.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TH133.3
【参考文献】
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本文编号:1964105
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