圆锥滚子轴承织构化内圈大挡边油膜润滑特性分析

发布时间：2017-08-25 05:26

  本文关键词：圆锥滚子轴承织构化内圈大挡边油膜润滑特性分析

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【摘要】：圆锥滚子轴承内圈挡边的摩擦学性能是影响轴承品质的主要因素之一，改善内圈挡边的油膜润滑特性可有效提高轴承的径向承载能力与轴向承载能力，降低内圈挡边的表面温升和磨损率，提高轴承的极限转速及疲劳寿命。 本文以圆锥滚子轴承内圈挡边的油膜润滑特性为研究对象，首先，建立了圆锥滚子轴承内圈大挡边弹流润滑的数学模型，研究了圆锥滚子球端面曲率半径对内圈大挡边-滚子端面弹流润滑的影响，得到了不同工况条件下的圆锥滚子球端面最优化曲率半径的分布规律。其次，建立了圆锥滚子轴承织构化内圈挡边油膜承载特性和摩擦特性的数学模型，并使用Matlab软件对其进行了数值模拟，探讨了网格数目、松弛迭代因子和收敛精度等因素与计算精度和计算时间的关系；对影响织构化内圈挡边油膜润滑特性的因素进行了深入探讨，，得到了织构类型、几何参数、分布模式和凹坑数目等参数对内圈挡边油膜承载特性和摩擦特性的影响规律；并与某一工况条件下普通圆锥滚子轴承内圈挡边的油膜润滑特性进行了对比分析，其结果显示：与普通内圈挡边相比，织构化内圈挡边的油膜压力分布更加均匀、具有承载能力的油膜面积更大，最小油膜厚度增加了60.5%，可有效避免内圈挡边与滚子端面间的直接接触。最后，以NF205EM圆柱滚子轴承为例从凹陷面积比和凹陷最大深度两方面进行了试验验证，试验结果与数值仿真所得结果基本吻合。 本文通过对圆锥滚子轴承织构化内圈大挡边油膜润滑特性的研究，提高了圆锥滚子轴承的轴向承载能力，降低了内圈挡边表面温升和磨损率，提高了圆锥滚子轴承的极限转速及疲劳寿命，其研究成果可为圆锥滚子轴承内圈大挡边表面织构的优化设计提供理论参考。
【关键词】：圆锥滚子轴承 内圈大挡边 表面织构 油膜润滑
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.3;TH117.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 选题依据及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 滚子轴承套圈挡边-滚子端面结构的研究现状9-10
• 1.2.2 表面织构技术的研究现状10-12
• 1.3 课题的研究内容及方法12-13
• 1.3.1 课题研究的主要内容12
• 1.3.2 课题的研究方法12-13
• 第2章 圆锥滚子轴承内圈大挡边的弹流润滑分析13-27
• 2.1 弹流润滑的基本方程及边界条件13-16
• 2.1.1 圆锥滚子轴承内圈挡边-滚子端面接触区域的卷吸速度分布13-14
• 2.1.2 雷诺方程14
• 2.1.3 油膜几何方程14-15
• 2.1.4 载荷平衡方程15
• 2.1.5 Roelands 黏度-压力关系15
• 2.1.6 Dowson-Higginson 密度-压力关系15-16
• 2.1.7 摩擦力及其摩擦系数16
• 2.2 基本方程的无量纲化16-17
• 2.3 基本方程的离散及其数值解法17-24
• 2.3.1 内圈挡边-滚子球基面的润滑区域及其网格划分17
• 2.3.2 无量纲油膜几何方程的离散17-18
• 2.3.3 无量纲黏度压力方程和密度压力方程的离散18
• 2.3.4 点接触弹性变形的计算方法18-19
• 2.3.5 无量纲 Reynolds 方程的离散及求解方法19-24
• 2.4 计算结果及讨论24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 圆锥滚子轴承织构化内圈大挡边油膜承载特性分析27-40
• 3.1 织构化内圈大挡边-滚子端面油膜润滑的数学模型及其数值解法27-32
• 3.1.1 内圈挡边-滚子端面的润滑区域及卷吸速度分布27
• 3.1.2 内圈大挡边表面织构的制备及其数学模型27-30
• 3.1.3 织构化内圈大挡边-滚子大端面油膜润滑的基本方程30-31
• 3.1.4 基本方程的数值解法31
• 3.1.5 织构化内圈大挡边油膜承载特性的计算流程31-32
• 3.2 计算误差及收敛速度分析32-34
• 3.2.1 织构微单元内网格数目32-33
• 3.2.2 松弛迭代因子33
• 3.2.3 收敛精度33-34
• 3.3 表面织构对内圈大挡边-滚子端面油膜承载能力的影响34-39
• 3.3.1 表面织构类型对织构化内圈大挡边油膜承载能力的影响35-36
• 3.3.2 几何参数对织构化内圈大挡边油膜承载能力的影响36-37
• 3.3.3 表面织构分布模式对织构化内圈大挡边油膜承载能力的影响37-38
• 3.3.4 润滑区域内的凹坑数目对织构化内圈大挡边油膜承载能力的影响38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 圆锥滚子轴承织构化内圈大挡边摩擦特性分析40-45
• 4.1 织构化内圈大挡边-滚子端面油膜润滑的数学模型及其数值解法40
• 4.2 表面织构对内圈大挡边-滚子端面摩擦特性的影响40-44
• 4.2.1 表面织构类型对织构化内圈大挡边摩擦特性的影响40-41
• 4.2.2 几何参数对织构化内圈大挡边摩擦特性的影响41-42
• 4.2.3 表面织构分布模式对织构化内圈大挡边摩擦性能的影响42-43
• 4.2.4 润滑区域内的凹坑数目对织构化内圈大挡边摩擦特性的影响43
• 4.2.5 织构化内圈大挡边与普通内圈大挡边摩擦特性对比分析43-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 织构化滚子轴承轴向承载特性试验研究45-51
• 5.1 试验目的45
• 5.2 试验装置及设备45-47
• 5.2.1 ABLT-1A 轴承寿命强化试验机45-46
• 5.2.2 激光表面织构加工设备46
• 5.2.3 白光干涉三维形貌仪46-47
• 5.3 试验方案47-48
• 5.3.1 试验样品的选型及表面织构的制备47-48
• 5.3.2 试验条件及方法48
• 5.4 试验结果及分析48-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第6章 结论和展望51-53
• 6.1 结论51
• 6.2 展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 攻读硕士学位期间的研究成果58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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3 邱明,王中宇,郑培斌;圆锥滚子轴承挡边弹流润滑膜厚的一种计算方法[J];洛阳工学院学报;2000年01期

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5 于海武;王晓雷;孙造;袁思欢;;圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J];南京航空航天大学学报;2010年02期

本文编号：735321