本文關(guān)鍵詞：基于紅外測溫方法的關(guān)節(jié)軸承摩擦溫度場研究

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【摘要】：本文在HDM-20端面磨損試驗機的試驗參數(shù)基礎(chǔ)上,選擇適當尺寸的推力型和角接觸型關(guān)節(jié)軸承為試驗對象并設計了試驗用夾具。試驗過程中實時測量各工況下的摩擦力矩,使用紅外熱像儀拍攝摩擦過程中軸承側(cè)表面溫度分布,使用紅外探頭直接測量軸承摩擦面的實時溫度。同時開發(fā)了傳感器與計算機的高速通訊程序,實現(xiàn)溫度的自動測量、曲線顯示和數(shù)據(jù)保存。 溫度場建模過程中,首先分析了軸承在軸向載荷下的接觸應力,并根據(jù)試驗所得摩擦力矩反推出動態(tài)摩擦系數(shù),再結(jié)合接觸應力及摩擦系數(shù)求出摩擦熱流率。使用APDL語言對ANSYS軟件進行二次開發(fā),實現(xiàn)結(jié)構(gòu)場與溫度場的間接順序耦合,進行了軸承非定常溫度場有限元分析,最后檢驗了仿真結(jié)果的可靠性。 仿真與試驗結(jié)果表明：(1)該溫度場計算模型解決了球面摩擦副摩擦系數(shù)的精確計算和熱流率的時間-空間分配問題；(2)建模時忽略軸承球面間隙會直接影響接觸應力分布的計算結(jié)果并造成溫度場分布出現(xiàn)較大誤差,考慮球面間隙可以得到更精確的軸承摩擦溫度場；(3)軸向載荷下推力和角接觸關(guān)節(jié)軸承的摩擦熱集中在球面的底端產(chǎn)生,而軸承外壁與摩擦面存在較大的溫差,因此根據(jù)軸承外表面溫度判定軸承是否失效的傳統(tǒng)測量方法也有待改進。
【關(guān)鍵詞】：關(guān)節(jié)軸承 球面間隙 接觸應力 溫度場 紅外測量 有限元
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH133.3
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-23
• 1.1 引言16-17
• 1.2 摩擦溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 關(guān)節(jié)軸承摩擦溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 課題研究意義及研究方法21
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 摩擦溫度場理論及紅外測量23-35
• 2.1 摩擦生熱理論23-25
• 2.1.1 滑動摩擦熱源理論23
• 2.1.2 摩擦熱的傳導23-24
• 2.1.3 導熱問題邊界條件24
• 2.1.4 試驗中熱傳遞方式24-25
• 2.2 溫度場的有限元計算25-28
• 2.2.1 有限元方法的演變25-26
• 2.2.2 有限元處理過程26-27
• 2.2.3 有限元軟件27-28
• 2.3 溫度場的測量28-34
• 2.3.1 紅外測溫原理28
• 2.3.2 紅外探頭28-32
• 2.3.3 紅外熱像儀32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 關(guān)節(jié)軸承摩擦生熱試驗35-45
• 3.1 試驗裝置設計35-37
• 3.1.1 試驗機的選型35-36
• 3.1.2 試樣選擇及夾具改裝36-37
• 3.2 試驗原理37-38
• 3.3 發(fā)射率的標定38-41
• 3.3.1 標定方法38-40
• 3.3.2 標定結(jié)果40-41
• 3.4 試驗過程41-42
• 3.4.1 試驗步驟41
• 3.4.2 試驗方案41-42
• 3.5 實驗結(jié)果42-44
• 3.5.1 軸承摩擦力矩42-43
• 3.5.2 軸承磨痕圖43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 軸承瞬態(tài)溫度場的建模及邊界條件45-58
• 4.1 摩擦熱計算難點45
• 4.2 摩擦熱問題求解45-46
• 4.3 球面曲率半徑測量46-47
• 4.4 接觸應力47-51
• 4.4.1 球面間隙建模48-50
• 4.4.2 接觸參數(shù)設置50-51
• 4.5 摩擦系數(shù)的反推51-52
• 4.6 摩擦熱流率的計算52-53
• 4.7 模型邊界條件53-55
• 4.7.1 對流散熱53-54
• 4.7.2 對流換熱計算54-55
• 4.8 溫度場計算流程55-57
• 4.9 本章小結(jié)57-58
• 第五章 數(shù)值計算與試驗結(jié)果分析58-69
• 5.1 建模尺寸對溫度場的影響58-62
• 5.1.1 球面間隙處理58
• 5.1.2 建模與試驗條件58-59
• 5.1.3 接觸應力分布對比59
• 5.1.4 摩擦系數(shù)及熱流率對比59-60
• 5.1.5 溫度分布對比及驗證60-62
• 5.2 分析結(jié)果驗證62-65
• 5.2.1 推力軸承溫度場驗證62-63
• 5.2.2 角接觸軸承溫度場驗證63-64
• 5.2.3 誤差分析64-65
• 5.3 軸承摩擦溫度場分布規(guī)律65-67
• 5.3.1 推力關(guān)節(jié)軸承溫度65-66
• 5.3.2 角接觸關(guān)節(jié)軸承溫度66-67
• 5.4 軸承摩擦面與外表面溫差67-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 課題總結(jié)69-70
• 6.2 課題展望70-71
• 參考文獻71-74
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況74

【參考文獻】

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本文編號：662207