本文關鍵詞：考慮熱效應和表面缺陷的滾動軸承性能分析

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【摘要】：軸承是裝備制造業(yè)中重要、關鍵基礎零部件,隨著現代裝備向高速重載方向發(fā)展,對滾動軸承的承載能力、動態(tài)性能、可靠性、運轉精度等方面提出了越來越高的要求。在高速工況下,發(fā)熱會對軸承的游隙、潤滑接觸性能產生較大的影響。因此,基于熱效應對滾動軸承進行動態(tài)性能分析具有重要意義。在高精密工況條件下,各類軸承缺陷將以內部激勵的形式對滾動軸承的動力學行為產生十分顯著的影響。因此,迫切需要系統研究各類軸承缺陷對滾動軸承動力學性能的影響規(guī)律,從而揭示其內在機制,為提升機械裝備系統性能提供理論依據。本文首先基于滾動軸承的運動學方程,考慮了高速工況下離心力和陀螺力矩的影響,以及受載工況下摩擦生熱產生的軸承元件熱變形,結合滾動軸承的受力平衡方程,建立了角接觸球軸承的分析模型,求解出鋼球與內、外滾道之間的接觸載荷、接觸應力以及慣性力,分析了熱效應對軸承性能的影響。結果表明:考慮熱效應之后,鋼球與外滾道之間的接觸載荷和接觸應力同時變大,與內滾道之間的接觸載荷和接觸應力同時變小,熱效應對軸承的慣性力和軸向位移幾乎沒有影響。并基于坐標對等原則改進了軸承的運動學方程,兩種方法計算結果吻合良好,而新方法的計算效率較高。然后以深溝球軸承為對象,考慮了油膜阻尼和油膜切向摩擦力,得到了滾動軸承的運動微分方程,建立了更符合實際的滾動軸承動力學模型,此模型并不受初值選取大小的影響,求解特定工況下軸承-轉子系統內圈中心的位移和速度,與未考慮油膜影響的計算進行了比較;并在考慮滾道的表面波紋度和凹坑的前提下,分析了油膜對軸承動力學特性的影響,潤滑油膜的存在有利于減小軸承的振動。以角接觸球軸承為例,綜合考慮了溫升引起的熱變形和油膜阻尼后,建立了軸承的運動微分方程,研究了不同工況下表面波紋度和缺陷對角接觸球軸承動力學性能的影響。研究表明:軸向預緊力能增加軸承的剛度,減小振動,但是外加載荷增加,會增大軸承的摩擦熱,降低軸承的壽命;表面波紋度和凹坑缺陷對于角接觸球軸承振動的影響取決于具體的工況條件;熱效應使軸承工作時的振動減弱,但是會加劇表面波紋度對軸承運轉精度的影響。
【關鍵詞】：滾動軸承 擬動力學 熱效應 油膜阻尼 表面缺陷
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究的目的和意義13-14
• 1.2 研究現狀和發(fā)展趨勢14-19
• 1.2.1 滾動軸承動力學的研究現狀14-16
• 1.2.2 滾動軸承熱分析的研究狀況16-17
• 1.2.3 滾動軸承潤滑接觸的研究狀況17
• 1.2.4 滾動軸承表面缺陷對動力學行為影響的研究現狀17-19
• 1.3 研究的主要內容19-21
• 第2章 考慮熱效應的滾動軸承性能分析21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 基于擬動力學的熱效應模型21-32
• 2.2.1 滾動軸承幾何學21-23
• 2.2.2 擬動力學模型23-28
• 2.2.3 熱效應模型28-30
• 2.2.4 計算結果與分析30-32
• 2.3 基于坐標對等原則的熱效應模型32-37
• 2.3.1 接觸角32-34
• 2.3.2 接觸載荷34-36
• 2.3.3 熱效應模型36
• 2.3.4 計算結果與分析36-37
• 2.4 本章小結37-39
• 第3章 深溝球軸承非線性動力學分析39-60
• 3.1 引言39
• 3.2 深溝球軸承動力學模型39-47
• 3.2.1 運動微分方程39-40
• 3.2.2 油膜阻尼40-41
• 3.2.3 油膜切向摩擦力41
• 3.2.4 計算結果與分析41-47
• 3.3 滾道表面波紋度的影響47-54
• 3.3.1 表面波紋度47-48
• 3.3.2 計算結果與分析48-54
• 3.4 滾道表面凹坑缺陷的影響54-58
• 3.4.1 表面凹坑54-55
• 3.4.2 計算結果與分析55-58
• 3.5 本章小結58-60
• 第4章 角接觸球軸承非線性動力學分析60-79
• 4.1 引言60
• 4.2 角接觸球軸承動力學模型60-67
• 4.2.1 軸向預緊力60-62
• 4.2.2 運動微分方程62-63
• 4.2.3 油膜阻尼和熱變形63
• 4.2.4 計算結果與分析63-67
• 4.3 滾道表面波紋度的影響67-71
• 4.3.1 考慮表面波紋度的運動微分方程67-68
• 4.3.2 計算結果與分析68-71
• 4.4 滾道表面凹坑缺陷的影響71-74
• 4.4.1 考慮表面凹坑的運動微分方程71-72
• 4.4.2 計算結果與分析72-74
• 4.5 熱效應影響分析74-78
• 4.6 本章小結78-79
• 結論與展望79-82
• 本文結論79-81
• 研究展望81-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單86-87
• 致謝87

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