本文關鍵詞：深溝球軸承熱特性分析及試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：深溝球軸承廣泛應用于各類機械部件中,為齒輪及其他轉動體支撐運轉,在提高機械零部件效率方面發(fā)揮著重要的作用。軸承的實際工作環(huán)境比較復雜,高載荷、高轉速對軸承的可靠性有重要影響。軸承在運轉過程中由于內部零件間的摩擦及外加載荷的作用將生成大量的熱量,當散熱速率慢于生熱速率,軸承中將會聚集較多的熱量,從而影響潤滑脂潤滑特性,進而降低軸承壽命。相比較于國外軸承產品,國內軸承的壽命較低。本文主要采用仿真計算及試驗分析相結合的方式,研究軸承的熱特性。本文在前人研究的基礎上,主要探討以下幾個方面的內容:基于赫茲點接觸理論,完成深溝球軸承的接觸分析,在此基礎上對軸承的運動及承載狀態(tài)下的特征進行分析,從而為軸承的發(fā)熱量分析奠定基礎。具體分析各種生熱模型,并結合深溝球軸承的特點,通過數學計算軟件設計出相應的計算程序,計算不同載荷、轉速下軸承的生熱率。根據軸承的結構特點,結合傳熱學理論,劃分相應的網絡節(jié)點,根據熱傳遞網絡建立軸承的熱傳遞路徑,結合合適的對流換熱計算模型,計算出軸承的溫度場分布。通過有限元法分析軸承的溫度分布特性。根據有限元分析方法的具體步驟,模擬出軸承在有、無密封圈狀態(tài)下,軸承的溫度場情況,初步分析出密封圈對溫升的影響。對軸承進行熱耦合分析,模擬溫度變化對軸承熱變形的影響。同時研究了轉速、對流換熱系數對溫升的影響。搭建軸承溫升試驗平臺,采用紅外成像系統分析密封圈、注脂量、載荷、轉速對軸承溫升的影響程度,結果顯示軸承的密封圈對軸承的溫升影響較大,在不同的潤滑粘度下軸承的溫升不同。將有限元分析結果與試驗情況相對比,二者具有較高的吻合度。最后,在現有分析的基礎上,總結出當前研究的不足,并指出未來的研究方向。
【關鍵詞】：深溝球軸承 熱分析 有限元 試驗研究
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH133.33
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstracts7-15
• 1 緒論15-23
• 1.1 課題背景與意義15-16
• 1.2 國內外研究現狀16-21
• 1.2.1 滾動軸承生熱研究16-18
• 1.2.2 滾動軸承熱分析研究18-21
• 1.3 研究現狀的總結21-22
• 1.4 論文主要研究內容22
• 1.5 本章小結22-23
• 2 滾動軸承接觸理論及動力學分析23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 軸承的基本結構計算23-26
• 2.2.1 軸承基本參數23-25
• 2.2.2 軸承主曲率與曲率差函數25-26
• 2.3 軸承赫茲接觸理論計算和分析26-32
• 2.3.1 點接觸理論26-30
• 2.3.2 赫茲線接觸理論30-32
• 2.4 軸承承載動力學分析32-36
• 2.4.1 軸承的負荷分布特征：32-34
• 2.4.2 球軸承承載動力學分析34-36
• 2.5 本章小結36-37
• 3 深溝球軸承生熱、傳熱研究及熱傳遞網絡模型37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 軸承生熱量計算模型37-40
• 3.2.1 滾動軸承摩擦力矩的近似計算模型37-38
• 3.2.2 Palmgren生熱量計算模型38-39
• 3.2.3 Harris經驗公式39
• 3.2.4 軸承生熱量分配39-40
• 3.2.5 軸承發(fā)熱量總結40
• 3.3 生熱量計算界面設計40-42
• 3.3.1 Matlab GUI界面40
• 3.3.2 深溝球軸承生熱計算40-41
• 3.3.3 生熱數據分析41-42
• 3.4 熱網絡節(jié)點劃分42-47
• 3.4.1 熱傳遞阻值分析42-43
• 3.4.2 軸承熱阻分析43-45
• 3.4.3 熱分析示意圖45-47
• 3.5 節(jié)點溫度場求解47-50
• 3.5.1 熱網絡方程組47-48
• 3.5.2 熱網絡中的熱阻計算48-49
• 3.5.3 熱分析程序求解界面49-50
• 3.5.4 熱分析結果50
• 3.6 本章小結50-51
• 4 基于ANSYS Workbench的軸承溫度場及熱應變耦合分析51-64
• 4.1 引言51
• 4.2 ANSYS workbench有限元分析基本理論51-54
• 4.2.0 有限元理論51-52
• 4.2.1 熱分析簡介52
• 4.2.2 熱分析相關理論52-54
• 4.3 軸承穩(wěn)態(tài)溫度場仿真分析過程54-62
• 4.3.1 有限元模型的建立55-56
• 4.3.2 軸承有限元仿真過程56-59
• 4.3.3 軸承溫度場結果分析59-62
• 4.4 溫升影響因素的分析62-63
• 4.5 本章總結63-64
• 5 深溝球軸承溫度場試驗研究64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 軸承溫升試驗方案64-66
• 5.2.1 試驗目的64
• 5.2.2 試驗原理64-65
• 5.2.3 試驗裝置65-66
• 5.3 試驗步驟66-67
• 5.4 試驗結果分析67-77
• 5.4.1 密封圈對溫升的影響67-71
• 5.4.2 徑向載荷對溫升的影響71-72
• 5.4.3 注脂量對軸承溫升的影響72-74
• 5.4.4 軸承瞬態(tài)溫升74-76
• 5.4.5 仿真與試驗數據的對比76-77
• 5.5 本章小結77-78
• 6 總結與展望78-80
• 6.1 結論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻80-83
• 作者簡歷83

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