大型滚动轴承力学性能及其疲劳寿命研究

发布时间：2017-05-13 15:17

  本文关键词：大型滚动轴承力学性能及其疲劳寿命研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大型滚动轴承由于其结构大,承载能力强主要应用于低速重载的场合中。目前针对大型滚动轴承的分析和研究包括载荷分布,轴承承载能力,轴承使用寿命及轴承结构优化。主要分析方法有理论计算、力学模型分析和有限元模型分析。由于该类轴承几何结构复杂,材料和热处理方式不同,以及各种复杂的工作状况,对此类轴承的分析研究还没有形成统一的方法。本文旨在提出一种合理的大型滚动轴承力学分析模型和疲劳寿命分析方法。本课题来源于国家自然科学基金资助项目“大型滚动轴承寿命的结构尺度效应研究(批准号：51005031)”。基于本基金的研究内容和目标,本文主要进行以下研究工作： 首先,本文在前人对大型滚动轴承研究的基础上,利用赫兹接触理论及有限元分析方法建立合理的弹性支撑大型滚动轴承有限元模型,模拟大型滚动轴承在实际工况下轴承的滚动体载荷分布和接触角大小。通过将力学模型计算结果与有限元模型分析结果进行对比,验证大型滚动轴承有限元简化模型的可行性。对比结果显示,大型滚动轴承有限元简化模型是可行的。 其次,本文通过建立几组不同的大型滚动轴承支撑模型,分析大型滚动轴承约束方式,支撑结构不同刚度,以及支撑结构局部硬点对大型滚动轴承力学性能的影响。 再次,本文利用有限元软件建立滚动体与沟道弹性接触模型,分析大型滚动轴承滚动体与沟道接触应力,沟道次表面应力场及应变场随接触深度的变化规律。结果显示沟道最大等效应力与最大切应变发生在沟道次表面。将应力寿命及应变寿命疲劳寿命分析方法引入大型滚动轴承疲劳寿命分析中,分析沟道表面硬度对轴承寿命的影响。分析结果认为沟道表面硬度对轴承疲劳寿命具有很大影响。 最后,分析双列四点接触球轴承沟道间距及沟道曲率半径系数对轴承力学性能的影响,优化轴承沟道间距及沟道曲率半径系数。 本文分析结果对大型滚动轴承及其支撑结构的设计具有指导意义。
【关键词】：大型滚动轴承 有限元模型 载荷分布 疲劳寿命 参数优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 大型滚动轴承简介10-11
• 1.2 大型滚动轴承载荷特点11-13
• 1.2.1 静强度设计载荷11-12
• 1.2.2 滚动接触疲劳载荷谱12-13
• 1.3 大型滚动轴承失效形式13
• 1.4 国内外研究概况13-15
• 1.4.1 大型滚动轴承力学性能研究概况13-14
• 1.4.2 大型滚动轴承疲劳寿命研究概况14-15
• 1.5 课题的研究目的、意义与内容15-17
• 1.5.1 课题的研究目的和意义15-16
• 1.5.2 课题的研究内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 2 大型滚动轴承有限元简化模型及疲劳寿命分析方法18-32
• 2.1 大型滚动轴承有限元简化模型18-25
• 2.1.1 大型滚动轴承结构及其简化模型18-22
• 2.1.2 非线性弹簧刚度计算22-25
• 2.2 疲劳寿命分析方法25-30
• 2.2.1 应力—寿命及应变—寿命分析方法25-29
• 2.2.2 沟道次表面应力分析29-30
• 2.3 本章小结30-32
• 3 大型滚动轴承力学性能分析32-46
• 3.1 验证有限元简化模型32-38
• 3.1.1 力学模型计算34-35
• 3.1.2 有限元简化模型计算35-37
• 3.1.3 两种结果对比分析37-38
• 3.2 支撑方式对轴承力学性能的影响38-41
• 3.2.1 建立轴承不同支撑方式模型38-39
• 3.2.2 轴承不同支撑方式模型结果分析39-41
• 3.3 支撑结构局部刚度对轴承力学性能的影响41-43
• 3.3.1 建立不同支撑结构模型41
• 3.3.2 不同支撑结构结果分析41-43
• 3.4 支撑结构整体刚度对轴承力学性能的影响43-44
• 3.4.1 建立不同轮毂厚度模型43
• 3.4.2 不同轮毂厚度结果分析43-44
• 3.5 本章小结44-46
• 4 大型滚动轴承疲劳寿命分析46-56
• 4.1 建立滚动体与沟道接触有限元弹性模型47-50
• 4.1.1 轴承的几何尺寸及材料属性47-49
• 4.1.2 滚动体与沟道接触有限元模型49-50
• 4.2 轴承沟道应力与应变分析50-53
• 4.2.1 考虑沟道表层硬度50-51
• 4.2.2 不考虑沟道表层硬化51-53
• 4.3 轴承疲劳寿命分析53-55
• 4.3.1 轴承疲劳寿命计算53-55
• 4.3.2 轴承疲劳寿命分析结果对比55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 大型滚动轴承参数优化56-67
• 5.1 轴承沟道间距参数优化56-60
• 5.1.1 建立轴承有限元模型56-57
• 5.1.2 有限元计算结果分析57-59
• 5.1.3 优化轴承沟道间距59-60
• 5.2 沟道曲率半径系数参数优化60-64
• 5.2.1 对接触应力的影响60
• 5.2.2 对摩擦力矩的影响60-63
• 5.2.3 优化沟道曲率半径系数63-64
• 5.3 优化后轴承的力学性能及疲劳寿命64-66
• 5.3.1 建立有限元模型64-65
• 5.3.2 有限元分析结果65-66
• 5.3.3 疲劳寿命分析66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐文献;马宝;王玲玲;王飞;吴春艳;;风电安装船起重机回转支承接触分析[J];船舶工程;2011年06期

2 徐荣瑜;角接触球轴承摩擦力矩的计算[J];轴承;1994年06期

3 李世珍,邓流芳;滚动轴承疲劳破损过程分析[J];轴承;2000年11期

4 苏立樾,贺向阳;转盘轴承的选型计算[J];轴承;2003年04期

5 鄢建辉,李兴林,蒋万里,张燕辽,汪久根;轴承疲劳寿命理论的新进展[J];轴承;2005年11期

6 汪洪;陈原;;转盘轴承承载能力及额定寿命的计算方法[J];轴承;2008年02期

7 何加群;;风力发电机组轴承的抗疲劳制造[J];轴承;2010年12期

8 王思明;罗继伟;许明恒;;风力发电机变桨轴承力学分析[J];中国工程机械学报;2011年01期

9 袁倩倩;王燕霜;;变桨转盘轴承额定疲劳寿命计算[J];轴承;2012年12期

10 李成刚;大型滚子轴承寿命分布和可靠性系数α_1的研究[J];华中理工大学学报;1991年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 牛蔺楷;兆瓦级风力发电机偏航轴承疲劳损伤分析[D];太原理工大学;2011年

2 贾平;偏航变桨轴承力学特性分析及结构优化设计[D];大连理工大学;2012年

  本文关键词：大型滚动轴承力学性能及其疲劳寿命研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：362899