發(fā)布時間：2020-07-13 12:00

【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(diǎn)。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(yùn)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(yàn)計(jì)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(yùn)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(yùn)動粘度低的潤滑油。從軸承局部熱源計(jì)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(yùn)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(yàn)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(yàn)公式計(jì)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(jì)出測量軸承保持架轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈滾道溫度測試試驗(yàn)臺。通過試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果對比,實(shí)驗(yàn)值和理論值基本吻合,兩者相差均在5℃內(nèi),驗(yàn)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�度范圍�?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(jì)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(yàn)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(yàn)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(yàn)驗(yàn)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(jì)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(diǎn)的局部溫度值；設(shè)計(jì)測量滾動軸承保持架轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈溫度試驗(yàn)測試系統(tǒng)，通過試驗(yàn)驗(yàn)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(yùn)動關(guān)系建立滾動軸承滾動體與套圈滾道之間運(yùn)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(diǎn)討論了在純滾動下內(nèi)圈轉(zhuǎn)速和潤滑油運(yùn)動粘度下滾動軸承熱特性研究。單運(yùn)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(yùn)動在推導(dǎo)確定軸承元件之間的簡單運(yùn)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(yùn)動關(guān)系見圖 針轉(zhuǎn)動方向?yàn)樨?fù)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753441