本文關(guān)鍵詞：高鐵軸承試驗(yàn)機(jī)陪試軸承散熱分析

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【摘要】：在高鐵軸承的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程當(dāng)中，軸承試驗(yàn)是軸承設(shè)計(jì)、制造過程中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)，高鐵軸承試驗(yàn)機(jī)為了完成軸承多種工況的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，對(duì)試驗(yàn)機(jī)中重要支撐部件—陪試軸承的工作狀態(tài)的穩(wěn)定性有著更高的要求。試驗(yàn)機(jī)在高速重載的工況條件下工作時(shí)，陪試軸承的摩擦生熱量很大，會(huì)導(dǎo)致陪試軸承溫升過高，進(jìn)而影響試驗(yàn)機(jī)主軸的穩(wěn)定性。為解決陪試軸承的發(fā)熱問題，，本文通過對(duì)陪試軸承生熱機(jī)理、散熱方式進(jìn)行分析，探討影響軸承發(fā)熱的主要因素，深入研究陪試軸承的有效散熱方式，從而減小陪試軸承在高速重載工況下的溫升，提高軸承使用的可靠性。 本文以高鐵軸承試驗(yàn)機(jī)陪試軸承為研究對(duì)象，完成了對(duì)陪試軸承的選型，分析了軸承的生熱機(jī)理及影響軸承生熱的因素，并對(duì)軸承內(nèi)部的傳熱進(jìn)行分析探討。建立了試驗(yàn)機(jī)支承系統(tǒng)的有限元模型，分析了陪試軸承及支承系統(tǒng)的溫度分布狀況。同時(shí)，根據(jù)支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在陪試軸承支座上設(shè)計(jì)溝槽散熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)散熱溝槽結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，并對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，保證其支撐強(qiáng)度。 基于傳熱學(xué)原理，利用數(shù)值差分方法建立散熱管道流體的簡(jiǎn)化溫度場(chǎng)分析數(shù)學(xué)模型，通過對(duì)散熱管道流場(chǎng)速度和溫度分布規(guī)律的計(jì)算分析，得到流場(chǎng)的努賽爾數(shù)和表面換熱系數(shù)隨不同參數(shù)的變化情況。為了深入研究陪試軸承的散熱機(jī)理，通過建立完整的管道流體對(duì)流散熱有限元仿真模型，探討流體入口速度、初始溫度和物性參數(shù)對(duì)換熱的影響規(guī)律。 對(duì)流場(chǎng)的散熱進(jìn)行模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證了理論和仿真分析結(jié)果的一致性，保證理論計(jì)算分析的可靠性，為高鐵軸承試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)提供相關(guān)數(shù)據(jù)參考。 本文經(jīng)過大量的理論分析與仿真計(jì)算，探究出提高陪試軸承散熱性能的方式方法。研究結(jié)果表明：在陪試軸承支座上設(shè)計(jì)溝槽散熱系統(tǒng)可以有效降低陪試軸承的溫升，水冷的效果比油冷更為明顯；當(dāng)流體入口速度達(dá)到一定值時(shí)，再單純的提高流體入口速度已不能使對(duì)流換熱性能得到明顯強(qiáng)化；適當(dāng)降低流體初始溫度可以顯著提高對(duì)流換熱的性能。
【關(guān)鍵詞】：高鐵軸承試驗(yàn)機(jī) 陪試軸承 散熱分析 數(shù)值模擬 對(duì)流換熱
【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】：2013
【分類號(hào)】：U270.33;TH133.3
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.1.1 課題研究背景10
• 1.1.2 課題研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.3.1 課題來源13
• 1.3.2 研究目的和主要內(nèi)容13
• 1.3.3 課題研究方法13-15
• 第2章 陪試軸承選型及熱特性分析15-37
• 2.1 陪試軸承選型15-16
• 2.1.1 陪試軸承選型依據(jù)15
• 2.1.2 陪試軸承工況條件15-16
• 2.1.3 軸承基本參數(shù)16
• 2.2 摩擦力矩和功率損失16-21
• 2.2.1 軸承摩擦力矩的計(jì)算16-20
• 2.2.2 軸承功率損失20-21
• 2.2.3 影響圓柱滾子軸承摩擦力矩的主要因素21
• 2.3 軸承傳熱基礎(chǔ)理論21-23
• 2.3.1 熱傳導(dǎo)22
• 2.3.2 熱對(duì)流22-23
• 2.3.3 熱輻射23
• 2.3.4 陪試軸承散熱模型簡(jiǎn)化23
• 2.4 軸承傳熱系統(tǒng)熱態(tài)特性有限元分析23-30
• 2.4.1 材料的選取及屬性參數(shù)24-25
• 2.4.2 幾何模型的創(chuàng)建25-26
• 2.4.3 邊界條件和熱載荷26-29
• 2.4.4 結(jié)果分析29-30
• 2.5 軸承座散熱槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-36
• 2.5.1 軸承座承載計(jì)算30-31
• 2.5.2 最大支反力P0 的計(jì)算31-32
• 2.5.3 接觸線長(zhǎng)度計(jì)算32-33
• 2.5.4 軸承座散熱槽結(jié)構(gòu)33-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 槽道對(duì)流換熱的數(shù)值模擬37-55
• 3.1 模型簡(jiǎn)化和控制方程的建立37-39
• 3.2 對(duì)流換熱的邊界條件39-40
• 3.2.1 流體溫度場(chǎng)的邊界條件分類39
• 3.2.2 邊界條件的確定39-40
• 3.3 對(duì)控制方程進(jìn)行無因次化變換40-41
• 3.4 基本數(shù)值方法41-43
• 3.4.1 交錯(cuò)網(wǎng)格法41-42
• 3.4.2 壓力修正法42-43
• 3.5 基本控制方程的離散43-48
• 3.5.1 連續(xù)方程43-44
• 3.5.2 動(dòng)量方程44-46
• 3.5.3 能量方程46-48
• 3.6 數(shù)值計(jì)算結(jié)果48-54
• 3.6.1 計(jì)算流程圖48
• 3.6.2 程序正確性驗(yàn)證48-50
• 3.6.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果50-54
• 3.7 本章小結(jié)54-55
• 第4章 軸承散熱系統(tǒng)仿真分析55-63
• 4.1 軸承座散熱結(jié)構(gòu)流場(chǎng)的仿真分析55-61
• 4.1.1 流場(chǎng)的仿真計(jì)算55-57
• 4.1.2 不同流體的仿真結(jié)果分析57-58
• 4.1.3 散熱與流體初始速度的關(guān)系58-59
• 4.1.4 散熱與流體初始溫度的關(guān)系59-60
• 4.1.5 散熱與槽道結(jié)構(gòu)的關(guān)系60-61
• 4.2 軸承散熱系統(tǒng)熱分析61-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 第5章 槽道散熱性能模擬試驗(yàn)研究63-69
• 5.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>63
• 5.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)63-65
• 5.2.1 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備63-65
• 5.2.2 試驗(yàn)過程65
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析65-68
• 5.3.1 軸承溫升測(cè)試65-66
• 5.3.2 水冷和油冷散熱效果對(duì)比66-67
• 5.3.3 流體速度對(duì)散熱的影響67-68
• 5.3.4 試驗(yàn)結(jié)論68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論和展望69-71
• 6.1 結(jié)論69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：884008