球盘式高速滚动接触疲劳试验机的研制及验证

发布时间：2017-08-02 20:29

  本文关键词：球盘式高速滚动接触疲劳试验机的研制及验证

  更多相关文章： 滚动接触疲劳 试验机研制 球盘点接触 性能验证

【摘要】：随着新材料技术、新加工方法、润滑方式和润滑介质以及表面改性技术的发展,以M50、M50Ni L、Si_3N_4等为例的航空摩擦副材料具有长寿命和高可靠性特点,且运行工况条件也极为苛刻,现有滚动接触疲劳试验机不再能进行苛刻工况条件下的滚动接触疲劳试验,而且国内材料的滚动接触疲劳数据多是国外等同采用,因此本文旨在设计一台球盘式高速滚动接触疲劳试验机,使其既能满足现行国家标准下金属材料滚动接触疲劳试验要求,又能扩展试验条件,用于开展航空轴承材料、特种工艺、复合涂层、表面强化、润滑材料等新技术的筛选试验。首先,本文分析滚动接触疲劳的失效模式,对影响材料发生滚动接触疲劳失效的因素进行分析总结,对滚动接触疲劳寿命评价方法进行讨论。总结振动检测常规信号并选择均方根值和峰值作为试样材料发生滚动接触疲劳时进行报警的监测参数。对试验机进行系统方案设计,确定试验机球盘点接触摩擦副形式进行滚动接触疲劳试验机的设计,按照试验试样圆盘优先失效的定向失效和加速疲劳的原则,分析和确定了试验机的性能指标。然后,以试验机性能指标为指导设计和研制球盘式高速滚动接触疲劳试验机,主要包括球-盘点接触试件、加载机构、支承轴系、动力装置、润滑系统以及测量系统六部分。同时使用Soildworks对试验机进行三维造型设计,使用ANSYS Workbench对试验机主轴进行动静特性分析,静力学分析中得到试验机主轴在最大载荷作用下的静力变形图(Total Deformation)、应力分布图(Equivalent von-Mises Stress)和应变分布图(Equivalent elastic Strain),同时获得主轴前六阶固有振型和固有频率,以保证试验机在运转过程中的安全。最后,对试验机硬件进行整机安装和布置,对试验机的加载机构、动力装置以及传感器组件进行标定,以及试验机Lab VIEW软件信息采集程序的调试,完成试验机的搭建;以GCr15为试样材料在预设工况条件下进行试验机性能验证试验,以保证试验机满足使用要求。
【关键词】：滚动接触疲劳 试验机研制 球盘点接触 性能验证
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH87
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 滚动接触疲劳试验机研究现状10-14
• 1.2.2 滚动接触疲劳监测方法研究现状14-16
• 1.2.3 滚动接触疲劳寿命评价方法研究现状16-17
• 1.3 本课题主要研究内容17-18
• 第2章 滚动接触疲劳试验机主要参数设计18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 滚动接触疲劳失效模式及影响因素分析18-21
• 2.2.1 滚动接触疲劳失效模式18-19
• 2.2.2 滚动接触疲劳影响因素分析19-21
• 2.3 滚动接触疲劳振动监测特征参数分析21-23
• 2.4 试验机方案设计23-29
• 2.4.1 试验机系统方案23-25
• 2.4.2 试验机性能指标25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 球盘式高速滚动接触疲劳试验机系统设计30-50
• 3.1 引言30
• 3.2 球-盘试件30-31
• 3.3 加载机构31-34
• 3.4 支承轴系设计34-40
• 3.4.1 轴承布置方案34-35
• 3.4.2 轴系密封35-36
• 3.4.3 主轴动静特性分析36-40
• 3.5 动力装置40-43
• 3.5.1 高速电机40-43
• 3.5.2 变频器43
• 3.6 润滑系统43-46
• 3.6.1 润滑油路设计43-44
• 3.6.2 润滑油泵44-45
• 3.6.3 油箱设计45-46
• 3.7 测量系统46-49
• 3.7.1 传感器组件46-49
• 3.7.2 数据采集系统49
• 3.8 本章小结49-50
• 第4章 试验机装配调试与性能验证50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 试验机的装配调试50-54
• 4.3 试验机系统Lab VIEW控制调试54-58
• 4.4 试验机性能验证58-64
• 4.4.1 性能验证试验方案58-60
• 4.4.2 性能验证试验方法和流程60-62
• 4.4.3 性能验证试验结果和分析62-64
• 4.5 本章小结64-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

，

本文编号：611108