圆柱滚子轴承力学特性分析及其数值模拟

发布时间：2020-04-03 05:01

【摘要】： 圆柱滚子轴承作为一种重要的基础部件,在各种旋转机械中得到了广泛应用,其运行状态往往直接影响到整个机械系统性能。本文对轴承力学特性和数值仿真模拟的研究既丰富了轴承基础理论,同时也能为轴承试验提供一定的理论指导。 首先,对圆柱滚子轴承滚子与内、外圈接触问题进行了研究,由Hertz弹性接触理论给出接触区主要几何参数、接触应力以及弹性变形量的计算公式。其次,基于以上理论,对轴承载荷分布进行了研究,建立了轴承静态载荷分析模型;借助于虚滚子假设,建立了轴承动态载荷分析模型,得出了游隙、载荷、转速及滚子数四个变化条件下,静态和动态载荷分布规律。再次,依据Lundberg—Palmgren疲劳寿命理论,建立了疲劳寿命计算模型,进而得出不同结构参数和载荷参数对轴承疲劳寿命的影响规律。最后,在接触理论分析和载荷分布分析基础上,进行了最大载荷滚子和轴承的静力学、动力学有限元分析计算,并将仿真结果与前述理论解和试验结果进行对比,分析表明:理论解和试验数据均与有限元计算结果一致;随着径向载荷和离心力的增大,最大载荷滚子和轴承滚子与内、外圈接触应力相应增大;增大转速和载荷,减少滚子数会增大轴承在运转过程中滚子和内圈最大等效应力;随着保持架强度增大,轴承滚子最大等效应力值也稍有增大。 综上所述,本文对圆柱滚子轴承载荷分布、疲劳寿命和数值模拟仿真三方面问题做了一定的研究,其结果具有较重要的理论意义和工程应用价值。
【图文】：

本课题以圆柱滚子轴承为研究对象，轴承主要承受径向载荷，采用内、外圈和保持架相互分离结构形式，与一般轴承内圈与保持架一体结构形式不同，主要是因为这种轴承结构一般不能在高转下运转，如图2.1所示为轴承实物图，如图2.2所示为轴承结构形式及其几何参数。图2.1圆柱滚子轴承实物图

图5.2模型1示意图图5.3模型2示意图图5.4模型3示意图图5.5模型3约束条件分别建立如图5.2、图5.3和图5.4所示三种模型。模型1采用较密单元划分网格。模型2网格划分较粗，但对接触部分进行了局部细化。模型3中，滚子和圆柱体只取一半进行分析，，采用模型2网格划分方式。在计算精度基本一样情况下，三种模型计算规模却显著不同，其中模型3规模最小，见表5.1所示。表5.1不同模型对应单元总数表模模型 型 111222333单单元总数(个 )))51662221761666779666为了在保证计算精度情况下减小计算量，利用模型3进行分析，并采用如图5.5所示边界条件:(1)圆柱体中间面节点施加全约束;(2)约束滚子与圆柱体?
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.33

【引证文献】

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本文编号：2612969