本文關(guān)鍵詞：缺陷滾動(dòng)軸承應(yīng)力應(yīng)變的有限元分析　出處：《河南科技大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 點(diǎn)缺陷 接觸應(yīng)力 等效應(yīng)力 有限元分析 振動(dòng)

【摘要】：在軸承的設(shè)計(jì)、分析過程中，軸承的承載能力、預(yù)期壽命、疲勞破壞、剛度、振動(dòng)與噪聲等問題都與軸承的應(yīng)力分布和變形狀態(tài)密切相關(guān)。因此，通過接觸分析，掌握軸承接觸面的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)為改進(jìn)設(shè)計(jì)和加工工藝，提高軸承承載能力及可靠性提供了有效的理論依據(jù)。通過模擬軸承的制造加工缺陷及點(diǎn)缺陷，掌握其應(yīng)力應(yīng)變特點(diǎn)對(duì)軸承壽命估計(jì)、振動(dòng)與噪聲和故障診斷都具有重要的意義。 本文以通用有限元軟件ANSYS為主要工作平臺(tái)，主要研究了具有溝道點(diǎn)缺陷和橢圓缺陷軸承的靜力學(xué)特征和點(diǎn)缺陷軸承的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)非線性特征。首先，建立了最大承載鋼球的有限元靜力學(xué)模型，并將有限元分析結(jié)果與Hertz彈性接觸理論的解析解進(jìn)行了對(duì)比分析，表明有限元法的分析結(jié)果滿足實(shí)際工程需要。然后，建立軸承外圈溝道的點(diǎn)缺陷有限元分析模型和溝道的橢圓形缺陷有限元模型，比較與理想軸承應(yīng)力應(yīng)變的不同。最后，構(gòu)建了外圈溝道存在不同直徑的點(diǎn)缺陷模型，研究點(diǎn)缺陷直徑的變化對(duì)軸承應(yīng)力應(yīng)變及振動(dòng)特性的影響。 本文通過研究獲得以下結(jié)論：von mises stress的峰值出現(xiàn)在滾動(dòng)體與溝道接觸表面下一定深度，為軸承的疲勞剝落提供了理論支持。桃形橢圓溝道使軸承的單點(diǎn)接觸變?yōu)殡p點(diǎn)接觸，改變了軸承內(nèi)圈的載荷分布減小了變形量，而反向的橢圓溝道增加了外圈的最大應(yīng)力值，溝道的形狀對(duì)軸承的應(yīng)力分布和變形具有重要影響。通過對(duì)不同直徑的點(diǎn)缺陷分析得到以下結(jié)論：隨著缺陷直徑的增大，缺陷處的最大接觸應(yīng)力值不斷減小，而軸承內(nèi)圈和鋼球的振動(dòng)不斷加劇，且鋼球的振動(dòng)強(qiáng)于內(nèi)圈的振動(dòng)。軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中概率密度函數(shù)不斷變化，這表明軸承的振動(dòng)具有強(qiáng)烈的不確定性特征和非線性特征。 本文以有限元仿真的方式形象地揭示了軸承疲勞剝落的成因及早期失效特征-點(diǎn)缺陷對(duì)軸承應(yīng)力應(yīng)變及振動(dòng)造成的影響。研究表明當(dāng)點(diǎn)缺陷直徑較小時(shí)，缺陷處的等效應(yīng)力巨大，經(jīng)過交變載荷的作用點(diǎn)缺陷直徑將擴(kuò)大，隨著缺陷直徑的增加，軸承的振動(dòng)與沖擊增強(qiáng)，造成更多的點(diǎn)缺陷形成，導(dǎo)致軸承失效。
[Abstract]:In the process of bearing design and analysis, bearing capacity, life expectancy, fatigue failure, stiffness, vibration and noise are closely related to the stress distribution and deformation. Through contact analysis, the characteristics of stress distribution and deformation of bearing contact surface are improved design and processing technology. Improve bearing capacity and reliability to provide an effective theoretical basis. By simulating the manufacturing defects and point defects of bearings, grasp the characteristics of stress and strain to estimate the bearing life. Vibration, noise and fault diagnosis are of great significance. In this paper, based on the general finite element software ANSYS as the main platform, the static characteristics of the bearing with channel point defect and elliptical defect and the transient dynamic nonlinearity of the point defect bearing are studied. The finite element static model of the maximum bearing steel ball is established, and the results of finite element analysis are compared with the analytical solution of Hertz's elastic contact theory. The results show that the finite element method can meet the needs of practical engineering. Then, the point defect finite element analysis model and the elliptical defect finite element model of the outer ring of bearing are established. Finally, a point defect model with different diameters in the outer ring channel is constructed to study the effect of the point defect diameter on the stress strain and vibration characteristics of the bearing. In this paper, the following conclusions are obtained: the peak value of mises stress appears at a certain depth under the contact surface between the rolling body and the channel. It provides theoretical support for fatigue spalling of bearings. The peach-shaped elliptical groove changes the load distribution of bearing inner ring to double point contact and reduces the deformation. The reverse elliptical channel increases the maximum stress value of the outer ring. The shape of the channel has an important effect on the stress distribution and deformation of the bearing. Through the analysis of the point defects with different diameters, the following conclusions are drawn: with the increase of the diameter of the defects, the maximum contact stress at the defects decreases continuously. The vibration of bearing inner ring and steel ball is increasing, and the vibration of steel ball is stronger than that of inner ring. This shows that the bearing vibration has strong uncertainty and nonlinear characteristics. In this paper, the causes of fatigue spalling of bearings and the effect of early failure characteristics-point defects on the stress, strain and vibration of bearings are vividly revealed by means of finite element simulation. The results show that the diameter of the point defects is small. The equivalent stress at the defect is huge, and the diameter of the action point defect will be enlarged after alternating load. With the increase of the diameter of the defect, the vibration and impact of the bearing will be enhanced, resulting in more point defects and resulting in the failure of the bearing.
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH133.33

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本文編號(hào)：1429126