薄壁四点接触球转盘轴承的性能分析

发布时间：2017-04-28 06:07

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【摘要】：薄壁四点接触球转盘轴承是应用于风力发电设备、重型工程机械、医疗设备等回转部位的大型滚动轴承。该类型轴承具有特殊的滚道结构，可以承受联合载荷的作用。四点接触球转盘轴承在低速、重载的工况下主要承受轴向载荷及倾覆力矩，其套圈易发生变形，会造成摩擦力矩增加、滚道磨损加剧，导致使用寿命的降低。本文基于有限元方法，以延长其使用寿命为目标，针对薄壁四点接触球转盘轴承的性能进行系统研究，该研究的结果可为其结构设计提供依据。 针对负游隙四点接触球转盘轴承，分析空载时负游隙对内、外套圈最大径向变形量的影响以及套圈减薄对其最大径向变形量、启动摩擦力矩的影响，并通过减薄套圈壁厚的影响试验进行对比。在联合载荷的作用下，基于有限元分析四点接触球转盘轴承的轴向静承载能力、载荷分布、刚度及变形特性，并找出不同结构参数、游隙、钢球数量等对其性能的影响规律。在此基础上，分析套圈减薄对四点接触球转盘轴承性能的影响，并设计套圈有效壁厚及挡边高度的减薄量。 通过对四点接触球转盘轴承的启动摩擦力矩进行静力学分析，得到空载下可以使内、外套圈滚道与钢球的接触载荷较为一致的沟曲率半径系数组合。并基于有限元动力学分析，以某一接触对的力矩曲线，探究四点接触球转盘轴承的动态摩擦特性，得到转速、游隙、钢球数量、沟曲率半径系数等参数对接触对动态力矩的影响。 针对单排四点接触球转盘轴承的疲劳寿命进行理论分析，绘制所选转盘轴承的静载荷承载曲线及动载荷承载曲线，探究游隙、钢球数量、沟曲率半径系数及初始接触角对四点接触球转盘轴承疲劳寿命的影响规律，为其选型提供依据。针对影响疲劳寿命的其它因素(如螺栓失效及轮齿断裂)，，建立连接螺栓、外圈轮齿的有限元模型，校核连接螺栓、轮齿的强度。
【关键词】：四点接触球转盘轴承 套圈变形 静力学分析 摩擦力矩 动力学分析 寿命
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 引言7
• 1.2 四点接触球转盘轴承性能分析的研究现状7-10
• 1.3 四点接触球转盘轴承性能分析的研究方法10-11
• 1.4 课题的研究内容11-13
• 第2章 空载四点接触球转盘轴承的变形及接触应力分析13-27
• 2.1 理论分析13-15
• 2.2 空载负游隙转盘轴承的静力学有限元分析15-17
• 2.2.1 有限元模型的建立15-16
• 2.2.2 不同游隙下套圈的变形分析16-17
• 2.3 四点接触球轴承套圈的变形试验17-24
• 2.3.1 试验设计17-23
• 2.3.2 试验结果及分析23-24
• 2.4 有限元分析24-25
• 2.4.1 有限元结果与试验结果对比分析24-25
• 2.4.2 负游隙对轴承变形的影响25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 薄壁四点接触球转盘轴承的承载性能分析27-49
• 3.1 薄壁四点接触球转盘轴承承载性能的理论分析27-29
• 3.1.1 四点接触球转盘轴承的载荷分布分析27-29
• 3.1.2 四点接触球转盘轴承的刚度特性分析29
• 3.2 基于有限元方法的载荷分布影响因素分析29-38
• 3.2.1 结构参数的影响30-33
• 3.2.2 游隙的影响33-38
• 3.2.3 钢球数量的影响38
• 3.3 基于有限元方法的刚度特性影响因素分析38-43
• 3.3.1 不同载荷下的刚度特性38-39
• 3.3.2 刚度特性的影响因素分析39-41
• 3.3.3 轴承变形特性的正交设计41-43
• 3.4 某型号四点接触球转盘轴承的壁厚优化设计43-47
• 3.4.1 径向壁厚减薄对载荷分布的影响分析44-45
• 3.4.2 径向有效壁厚的减薄量设计45-46
• 3.4.3 挡边高度的减少量设计46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 薄壁四点接触球转盘轴承的摩擦力矩分析49-65
• 4.1 四点接触球转盘轴承摩擦力矩的理论分析49-53
• 4.1.1 三种理论计算模型49-52
• 4.1.2 理论计算模型的对比52-53
• 4.2 空载摩擦力矩的有限元分析53-54
• 4.2.1 有限元计算的理论基础53
• 4.2.2 沟曲率半径系数的影响分析53-54
• 4.3 转盘轴承的摩擦性能的动力学分析54-64
• 4.3.1 有限元模型的建立55-58
• 4.3.2 接触对动态摩擦特性的影响因素分析58-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 薄壁四点接触球转盘轴承的寿命分析65-77
• 5.1 四点接触球转盘轴承的失效形式分析65-66
• 5.2 转盘轴承寿命的理论研究66-70
• 5.2.1 当量动载荷法与承载能力曲线法66-68
• 5.2.2 转盘轴承的疲劳寿命影响因素分析68-70
• 5.3 其它寿命影响因素的分析70-76
• 5.3.1 连接螺栓强度校核70-74
• 5.3.2 轮齿强度校核74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 结论77-79
• 6.1 研究结论77-78
• 6.2 论文创新点78
• 6.3 展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间的研究成果84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：332261