圆锥滚子轴承打滑特性研究

发布时间：2017-09-28 07:31

  本文关键词：圆锥滚子轴承打滑特性研究

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【摘要】：圆锥滚子轴承是机械系统中的重要部件，其性能直接关系到机械系统的稳定行、可靠性等重要性能。圆锥滚子轴承在工作过程中,由于转速、载荷、温度等因素的影响，滚子与滚道之间会出现不同程度的打滑现象。滚子和滚道之间的打滑使得滚子和滚道之间的滑动摩擦加剧，，滑动摩擦会导致滚子和滚道之间的蹭伤和磨损行为。因此，通过对圆锥滚子轴承的动力学仿真和试验分析，掌握圆锥滚子与滚道之间的打滑特征和规律，可为改进圆锥滚子轴承润滑、设计、加工工艺、降低蹭伤和磨损和提高轴承寿命提供有效的理论依据。 本文以30220圆锥滚子轴承为研究对象，概括了圆锥滚子的结构特点，通过对圆锥滚子在承载区和非承载区受力模型的拟静力学分析得出了影响圆锥滚子和内外圈打滑的结构因素。利用RecurDyn动力学软件建立其刚体动力学分析模型，对圆锥滚子轴承在承受较大径向载荷、轴向载荷和联合载荷的情况下滚子与内滚道之间的打滑特性进行计算分析。总结了转速、滚道位置、载荷大小等关键因素对滚子与内滚道打滑的影响规律。通过对圆锥滚子在不同的滚道位置载荷对滑动摩擦做功的分析探讨了圆锥滚子和内圈发生打滑和蹭伤的规律。在此基础上，基于全柔性仿真技术建立了简化的圆锥滚子轴承柔性体动力学分析模型，研究了圆锥滚子在咬入过程和承载区稳定承载过程中圆锥滚子和内圈的接触面积和接触应力变化规律，通过以上分析寻求以上两工况下圆锥滚子和内圈疲劳失效的主要原因。最后，通过试验的方法研究了不同的工况对圆锥滚子轴承中保持架打滑率的影响。将试验数据和仿真数据对比，从而验证了仿真模型和数据的正确性。 通过以上分析过程，本文得出了圆锥滚子轴承滚子打滑的影响因素及其影响规律，总结在不同滚道位置处引起圆锥滚子和内圈疲劳失效的主要原因，以上研究结果可为圆锥滚子轴承的优化设计提供理论依据。
【关键词】：圆锥滚子轴承 打滑 动力学仿真分析 接触应力 失效
【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】：TH133.33
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 研究内容和技术路线11-12
• 1.3.1 研究内容11
• 1.3.2 技术路线11-12
• 1.4 主要内容和章节安排12-14
• 第2章 圆锥滚子打滑的拟静力学分析14-26
• 2.1 圆锥滚子轴承结构分析14-16
• 2.1.1 圆锥滚子轴承结构尺寸和特点14-16
• 2.2 圆锥滚子轴承受力分析16
• 2.2.1 圆锥单个滚子受力分析16
• 2.2.2 圆锥滚子轴承受力分析16
• 2.3 圆锥滚子轴承拟静力学分析16-24
• 2.3.1 基于纯滚动的圆锥滚子轴承运动关系17-19
• 2.3.2 滚子满足纯滚动的几何要求19
• 2.3.3 圆锥滚子轴承的载荷分布19-20
• 2.3.4 非承载区滚子打滑分析20-22
• 2.3.5 承载区滚子打滑分析22-24
• 2.4 本章总结24-26
• 第3章 基于刚体动力学的圆锥滚子打滑分析26-40
• 3.1 多体动力学仿真技术26-28
• 3.1.1 动力学运动微分方程26-27
• 3.1.2 轴承动力学分析特点和软件的选用27-28
• 3.2 动力学分析模型的建立28-30
• 3.2.1 几何建模28
• 3.2.2 物理建模28-30
• 3.2.3 计算分析30
• 3.3 结果分析30-39
• 3.3.1 径向载荷对滚子打滑的影响31-33
• 3.3.2 轴向载荷对滚子打滑的影响33-35
• 3.3.3 联合载荷对滚子打滑的影响35-37
• 3.3.4 咬入过程打滑分析37-39
• 3.4 本章总结39-40
• 第4章 基于显式动力学的圆锥滚子全柔性打滑分析40-50
• 4.1 显式动力学理论基础40-43
• 4.1.1 显式积分算法40-41
• 4.1.2 显式算法的影响因素41-43
• 4.2 基于 ABAQUS 显式动力学的打滑分析43-44
• 4.2.1 有限元模型的建立43
• 4.2.2 材料模型的选取43-44
• 4.2.3 接触和边界条件的设定44
• 4.3 结果分析44-49
• 4.3.1 咬入过程仿真分析45-47
• 4.3.2 基于承载区稳定工况的仿真分析47-49
• 4.4 本章总结49-50
• 第5章 保持架打滑率的试验分析50-56
• 5.1 试验设置及设备50-53
• 5.1.1 载荷施加系统50-51
• 5.1.2 电气控制系统51-53
• 5.1.3 计算机的监控窗口53
• 5.2 试验结果与分析53-55
• 5.3 本章总结55-56
• 第6章 结论和展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 论文创新点57
• 6.3 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间的研究成果63

【参考文献】

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本文编号：934620