【摘要】：滾動軸承是機(jī)械裝備中重要基礎(chǔ)零部件,主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體。相比滑動軸承具有轉(zhuǎn)動摩擦力矩低、軸承變形對載荷變化的敏感性小、潤滑方便、互換性好等優(yōu)點。針對高速輕載工況條件,滾動體打滑將導(dǎo)致軸承套圈滾道摩擦熱加劇,這些摩擦熱必須有效地從軸承中散熱走,否則使軸承系統(tǒng)溫度不斷上升引發(fā)潤滑油失效,乃至軸承失效破壞。本文主要考慮將滑差作為輸入來研究軸承熱特性,推導(dǎo)出帶有滑差因子的滾動軸承摩擦熱分析模型,進(jìn)而深入討論滑差與軸承摩擦生熱的影響機(jī)理。論文首先推導(dǎo)了滾動軸承簡單運動學(xué)關(guān)系;其次,討論了不含滑差因子滾動軸承摩擦熱的經(jīng)驗計算公式,并分析了圓柱滾子軸承摩擦熱隨著內(nèi)圈轉(zhuǎn)速和潤滑油運動粘度變化關(guān)系;研究表明:在滿足潤滑質(zhì)量條件下,盡量選用相同溫度條件下運動粘度低的潤滑油。從軸承局部熱源計算入手引入滑差因子,推導(dǎo)出帶有滑差因子滾動軸承摩擦熱分析模型;通過有限元軟件ANSYS數(shù)值仿真軸承組件整體溫度場分布;通過熱彈流(Thermal EHL)數(shù)值分析軸承承載區(qū)最大承載滾動體與內(nèi)圈滾道微接觸區(qū)局部溫度值。研究表明:隨著滑差因子、內(nèi)圈轉(zhuǎn)速和潤滑油運動粘度增加,軸承總的摩擦熱增加;內(nèi)圈滾道摩擦熱隨徑向游隙增加小幅度減小,其他接觸部位摩擦熱基本不變;有限元法和Thermal EHL法分析內(nèi)圈滾道溫度結(jié)果大致吻合,溫度不超過10℃。以最常用整體法經(jīng)驗公式Palmgren與本文新建的軸承局部摩擦熱分析模型對比分析,低速時,整體法和局部法分析結(jié)果大致相近,但是隨著內(nèi)圈轉(zhuǎn)速的增加,經(jīng)驗公式計算結(jié)果偏低而不適用高速工況。采用MATLAB軟件開發(fā)帶有滑差因子的滾動軸承摩擦熱軟件,可以獲得特定工況條件和軸承幾何參數(shù)下滾動軸承不同接觸部位摩擦熱隨滑差因子變化曲線和具體熱量數(shù)值。針對圓柱滾子軸承,設(shè)計出測量軸承保持架轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈滾道溫度測試試驗臺。通過試驗測試數(shù)據(jù)和理論計算結(jié)果對比,實驗值和理論值基本吻合,兩者相差均在5℃內(nèi),驗證了本論文建立的帶有滑差因子滾動軸承摩擦熱分析模型的合理性,可在適當(dāng)?shù)木确秶鷥?nèi)能夠較為近似地估算軸承系統(tǒng)工作溫度。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH133.33
【圖文】：

西安工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文表 1.1 航空發(fā)動機(jī)主軸軸承失效數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析[2]故障類型后中介軸承/套后軸承/套總數(shù)/套百分比/%摩擦磨損 136 84 220 16.96銹蝕銹斑 58 106 164 12.64打滑蹭傷 255 224 479 36.93劃傷壓坑 95 70 165 12.72疲勞剝落 1 30 31 2.39其 他 102 136 238 18.35故障總數(shù) 647 650 1297 100

但具體打滑和熱量之間的定量定性影響機(jī)理沒有進(jìn)行深入討論。在試驗方面，國內(nèi)外學(xué)者通過熱傳感器測量軸承外圈溫度來驗證理論分析，但是，軸承內(nèi)圈滾道和滾動體表面無法安裝熱傳感器以致溫度無法獲取，使得內(nèi)圈滾道溫度理論值無法得到試驗驗證。本課題主要定量定性討論在滑差影響下軸承系統(tǒng)的摩擦熱和溫度場分布規(guī)律，推導(dǎo)帶有滑差因子滾動軸承摩擦熱分析模型，深入討論滑差因子和滾動軸承摩擦熱量之間的影響機(jī)理；開發(fā)帶有滑差滾動軸承熱分析模型軟件，并且應(yīng)用有限元法和熱彈流法數(shù)值計算軸承工作溫度場分布，前者側(cè)重于軸承整體溫度場分布，后者側(cè)重于承載區(qū)滾動體與內(nèi)圈滾道接觸點的局部溫度值；設(shè)計測量滾動軸承保持架轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈溫度試驗測試系統(tǒng)，通過試驗驗證理論模型的有效性。1.3 論文研究的主要內(nèi)容圖 1.2 為微接觸區(qū)帶有滑差滾動軸承熱特性研究方案結(jié)構(gòu)圖，具體來說，論文的主要研究內(nèi)容有以下幾部分：

運動關(guān)系建立滾動軸承滾動體與套圈滾道之間運動關(guān)想的，即在滾動體與套圈滾道接觸區(qū)之間只是滾動，簡稱滾動軸承純滾動。本章主要闡述滾動軸承內(nèi)部簡算軸承摩擦熱對比分析；并且重點討論了在純滾動下內(nèi)圈轉(zhuǎn)速和潤滑油運動粘度下滾動軸承熱特性研究。單運動學(xué)關(guān)系分析低速和中等載荷的情況下，推導(dǎo)滾動軸承簡單的運動在推導(dǎo)確定軸承元件之間的簡單運動關(guān)系之前需采用慮接觸變形影響；2）忽略徑向游隙的影響；3）滾動，4）不考慮油膜作用[46]。旋轉(zhuǎn)，以短圓柱滾子軸承為例，應(yīng)用機(jī)械原理知識推轉(zhuǎn)角速度和平均速度。滾動軸承簡單運動關(guān)系見圖 針轉(zhuǎn)動方向為負(fù)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753441