【摘要】：四點(diǎn)接觸球軸承是轉(zhuǎn)盤軸承的一種,其尺寸大,剛性低,軸承套圈剛性對(duì)其內(nèi)部接觸載荷分布影響較大,繼而影響其力學(xué)性能與疲勞壽命。目前四點(diǎn)接觸球軸承的力學(xué)模型,普遍假設(shè)套圈為剛性體,忽略其結(jié)構(gòu)剛度對(duì)系統(tǒng)力學(xué)性能的影響,計(jì)算的精確性不足。本文在考慮柔性套圈彈性變形的前提下,建立軸承力學(xué)模型,對(duì)雙排四點(diǎn)接觸球軸承接觸載荷分布、接觸角分布、最大接觸載荷、最大接觸角、最大接觸應(yīng)力、螺栓載荷分布、疲勞壽命進(jìn)行了分析。課題源自國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“螺栓聯(lián)接和支撐結(jié)構(gòu)對(duì)大型轉(zhuǎn)盤軸承壽命影響的基礎(chǔ)研究(批準(zhǔn)號(hào):51465025)”。主要研究內(nèi)容為:首先,采用數(shù)學(xué)建模的方法,引入雙排四點(diǎn)接觸球軸承套圈剛度矩陣,以此考慮結(jié)構(gòu)剛度對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部接觸載荷分布的影響。在建模過程中,考慮軸承內(nèi)外圈溝曲率系數(shù),滾珠直徑,原始接觸角,滾珠節(jié)圓直徑,滾珠數(shù)目,游隙系數(shù),溝道排距等結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)特征和受力情況,建立了四點(diǎn)接觸球軸承的非線性位移和力學(xué)平衡方程,采用牛頓拉普遜方法迭代求解。其次,以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航變漿軸承為算例,利用ANSYS軟件進(jìn)行有限元建模,提取剛度矩陣,分析了雙排四點(diǎn)接觸球軸承接觸載荷和接觸角分布,與力學(xué)模型進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)柔性套圈模型與有限元模型兩溝道滾珠接觸載荷分布、接觸角分布趨勢(shì)基本一致,證明柔性套圈模型的計(jì)算結(jié)果比有限元模型更快速,比剛性套圈模型更準(zhǔn)確。對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承承載能力進(jìn)行了分析計(jì)算,在柔性力學(xué)模型的前提下,分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承承載能力的影響。完成轉(zhuǎn)盤軸承螺栓聯(lián)接分析計(jì)算。然后,在柔性力學(xué)模型的基礎(chǔ)上,根據(jù)Lundberg-Palmgren理論和國際標(biāo)準(zhǔn)中轉(zhuǎn)盤軸承疲勞壽命的計(jì)算方法,分別對(duì)雙排四點(diǎn)接觸球軸承的剛性套圈力學(xué)模型和柔性套圈力學(xué)模型進(jìn)行多種工況的疲勞壽命分析,討論結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承疲勞壽命的影響,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。在前述轉(zhuǎn)盤軸承力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上,編制了軸承力學(xué)分析軟件的GUI界面。最后,根據(jù)前述轉(zhuǎn)盤軸承的力學(xué)建模和承載能力計(jì)算,分析了雙排四點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的約束條件,以軸承最大接觸應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù),建立了軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化模型,采用遺傳算法求解,優(yōu)化后軸承的性能得到了極大的改善。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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5 劉源l，

本文編號(hào)：2691799