直升机主减速器的轴承热分析研究

发布时间：2017-06-03 02:01

  本文关键词：直升机主减速器的轴承热分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轴承是机械传动中的重要部件，为齿轮及其他旋转件提供重要支承，在各个领域被广泛应用。直升机主减速器中轴承转速高、载荷大、工况复杂，轴承因摩擦及润滑油粘性剪切生成大量的热量。如果产生的热量不能有效地散发，过高的温度会使轴承产生热变形、引起轴承过早疲劳失效，影响直升机主减速器的效率和使用寿命。基于此，本文将着重对直升机主减速器的轴承进行稳态及瞬态热分析研究，采用热网络法及有限元法，主要完成了以下几方面工作： 1）基于赫兹接触理论研究轴承的接触特性，，对轴承进行承载和动力学分析，为建立发热量的计算模型奠定基础。 2）在分析直升机主减速器轴承工况特点的基础上，研究及选择合适的轴承发热量计算模型和对流换热系数计算模型。 3）应用热网络法，建立了正常润滑条件下轴承的热平衡方程并求解了稳态温度场，对轴承稳态温度场进行了分析。 4）基于有限元法，研究了轴承的网格划分及热载荷加载，应用ANSYS Workbench的热分析模块得到了轴承的稳态温度场分布云图，并与热网络法计算结果进行了对比。 5）以稳态温度场为基础，研究了热物性参数、对流换热系数、热阻等随时间的变化规律，研究了时间步长的选择，计算了轴承在贫油及无油等极限工况下的瞬态温度场。
【关键词】：轴承 热网络法 有限元法 稳态热分析 瞬态热分析 ANSYS Workbench
【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】：2013
【分类号】：V275.1;TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 研究背景13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 轴承摩擦生热的计算13-14
• 1.2.2 轴承的热传递分析14
• 1.2.3 轴承的热分析方法研究14-15
• 1.3 本文研究目的和方法15-16
• 1.3.1 研究目的15
• 1.3.2 研究方法15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 轴承的赫兹接触理论与承载动力学分析18-42
• 2.1 引言18
• 2.2 赫兹点接触理论及计算18-25
• 2.2.1 赫兹点接触问题的基本假设18
• 2.2.2 点接触问题的基本方程18-22
• 2.2.3 赫兹点接触问题的简化解22-23
• 2.2.4 曲率和曲率差的计算23-25
• 2.3 赫兹线接触理论及计算25-30
• 2.3.1 赫兹线接触问题的基本方程25-28
• 2.3.2 线接触问题中的弹性趋近量28-30
• 2.4 轴承的承载动力学分析30-41
• 2.4.1 不同类型轴承的载荷分布研究30-34
• 2.4.2 轴承的运动学分析34-40
• 2.4.3 沟道控制40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 基于热网络法的轴承稳态热分析42-70
• 3.1 引言42-43
• 3.2 轴承发热量研究43-52
• 3.2.1 近似的发热量计算模型43-44
• 3.2.2 Palmgren 发热量计算模型44-47
• 3.2.3 SKF 发热量计算模型47-49
• 3.2.4 Harris 发热量计算模型49
• 3.2.5 Astridge 发热量计算模型49
• 3.2.6 轴承发热量模型选择对比49-52
• 3.3 轴承对流换热系数研究52-54
• 3.3.1 对流换热系数的描述52-53
• 3.3.2 对流换热系数的计算模型53-54
• 3.4 热阻的计算分析研究54-60
• 3.4.1 导热热阻的计算模型54-56
• 3.4.2 对流热阻的计算模型56-57
• 3.4.3 轴承系统的热阻计算57-60
• 3.5 热网络图及热平衡方程的建立与求解60-67
• 3.5.1 热网络图的建立60-62
• 3.5.2 热网络方程的建立62-64
• 3.5.3 稳态热平衡方程组的求解64-67
• 3.6 轴承的稳态温度特性分析67-69
• 3.6.1 轴承转速对温度特性的影响67-68
• 3.6.2 轴承载荷对温度特性的影响68-69
• 3.6.3 润滑剂粘度对温度特性的影响69
• 3.7 本章小结69-70
• 第四章 基于有限元法的轴承稳态热分析70-79
• 4.1 引言70-71
• 4.2 轴承的几何建模71-72
• 4.3 轴承的有限元网格划分72-74
• 4.3.1 单元的选择73
• 4.3.2 有限元网格划分原则73-74
• 4.3.3 轴承的有限元分析模型74
• 4.4 轴承热载荷的加载研究74-77
• 4.4.1 轴承传热及热载荷分析研究74-75
• 4.4.2 热载荷的计算75-76
• 4.4.3 热载荷的加载76-77
• 4.5 有限元法的求解及结果分析77
• 4.6 热网络法与有限元法计算结果对比77-78
• 4.7 本章小结78-79
• 第五章 失油润滑条件下的轴承瞬态热分析79-93
• 5.1 引言79
• 5.2 失去润滑条件下的瞬态热分析方法研究79-81
• 5.2.1 瞬态热分析计算模型79-80
• 5.2.2 时间步长的选择研究80-81
• 5.3 失去润滑条件下的空气热物性参数研究81-82
• 5.4 失去润滑条件下的对流换热系数研究82-83
• 5.5 失去润滑条件下的热阻研究83-84
• 5.6 轴承的瞬态热分析的相关计算84-90
• 5.6.1 节点净热量的计算84
• 5.6.2 对流换热系数的计算84-85
• 5.6.3 热阻的计算85-86
• 5.6.4 热物性参数的确定86-88
• 5.6.5 时间步长的确定88-90
• 5.7 瞬态温度场的求解90-92
• 5.7.1 瞬态热网络方程的建立90-91
• 5.7.2 瞬态热平衡方程的求解91-92
• 5.8 本章小结92-93
• 第六章 总结与展望93-95
• 6.1 全文总结93
• 6.2 展望93-95
• 参考文献95-98
• 致谢98-99
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋兴奇,马家驹,赵联春;高速精密角接触球轴承热分析[J];轴承;2000年08期

2 张葵,李建华;球轴承摩擦力矩的分析计算[J];轴承;2001年01期

3 焦育洁,吕新生,张锡昌;航空发动机主轴圆柱滚子轴承典型故障分析[J];轴承;2003年12期

4 张永;夏新涛;王中宇;李建华;;滚动轴承摩擦力矩的预测方法研究[J];轴承;2006年10期

5 朱爱华;朱成九;张卫华;;滚动轴承摩擦力矩的计算分析[J];轴承;2008年07期

6 皮益霞;向心滚动轴承中各滚动体负荷的计算方法[J];湖南纺织高等专科学校学报;1999年01期

7 宁练;周孑民;邓启红;;滚子轴承温度分布的数值计算与应用[J];广西大学学报(自然科学版);2007年02期

8 康芹;李世武;郭建利;;热网络法概论[J];工业加热;2006年05期

9 韩民政,饶寿期;航空发动机球轴承热分析[J];航空动力学报;1992年04期

10 陈观慈;王黎钦;古乐;郑德志;;高速球轴承的生热分析[J];航空动力学报;2007年01期

  本文关键词：直升机主减速器的轴承热分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：416985