【摘要】：關(guān)節(jié)軸承是一種球面滑動(dòng)軸承,其工作球面的摩擦磨損情況直接影響其工作性能。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和摩擦學(xué)的發(fā)展,軸承CAE技術(shù)和虛擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸成為軸承行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。然而目前針對(duì)關(guān)節(jié)軸承摩擦磨損性能仿真分析的報(bào)道很少,故本文借鑒國(guó)內(nèi)外摩擦學(xué)性能仿真分析的研究成果,以織物襯墊自潤(rùn)滑向心關(guān)節(jié)軸承為主要研究對(duì)象,重點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了3-D穩(wěn)態(tài)完全耦合熱力分析和磨損仿真分析的研究。本文首先總結(jié)了織物襯墊彈性常數(shù)的計(jì)算方法、熱力耦合分析和磨損仿真分析的有限元法;然后基于有限元軟件ABAQUS,二次開(kāi)發(fā)用戶子程序FRIC,對(duì)織物襯墊自潤(rùn)滑向心關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)完全耦合熱力分析;最后利用銷-盤磨損試驗(yàn)測(cè)得聚四氟乙烯/凱夫拉織物襯墊的磨損率,基于ABAQUS,二次開(kāi)發(fā)用戶子程序UMESHMOTION,對(duì)銷-盤磨損試驗(yàn)和織物襯墊自潤(rùn)滑向心關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行了磨損仿真分析,并探究了織物襯墊的銷-盤平面磨損與關(guān)節(jié)軸承球面磨損之間的關(guān)系及恒定磨損率、變磨損率和摩擦溫升對(duì)織物襯墊自潤(rùn)滑向心關(guān)節(jié)軸承磨損仿真分析結(jié)果的影響。通過(guò)上述內(nèi)容的研究,主要結(jié)論有:(1)采用復(fù)合材料微觀力學(xué)中的彎曲模型可以有效預(yù)測(cè)織物襯墊的彈性常數(shù);(2)對(duì)比仿真分析結(jié)果與相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)量值表明,基于ABAQUS,二次開(kāi)發(fā)用戶子程序FRIC和UMESHMOTION可實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)軸承的3-D穩(wěn)態(tài)完全耦合熱力分析和磨損仿真分析,從而為關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能分析提供了更加完善的仿真方法;(3)對(duì)比織物襯墊的銷-盤平面磨損和關(guān)節(jié)軸承球面磨損仿真分析結(jié)果,分析了織物襯墊的銷-盤平面磨損距離(壽命)與關(guān)節(jié)軸承球面磨損距離(壽命)之間的關(guān)系,對(duì)建立織物襯墊平面磨損壽命與關(guān)節(jié)軸承球面磨損壽命之間的預(yù)測(cè)模型具有一定的指導(dǎo)意義。磨損率變化和摩擦溫升對(duì)關(guān)節(jié)軸承磨損仿真分析結(jié)果影響很大,故針對(duì)關(guān)節(jié)軸承的磨損仿真分析需要全面考慮摩擦副材料磨損率的變化規(guī)律及關(guān)節(jié)軸承溫度場(chǎng)變化情況。
[Abstract]:Joint bearing is a kind of spherical sliding bearing. The friction and wear of its working sphere directly affect its working performance. With the development of computer simulation technology and tribology, bearing CAE technology and virtual simulation design technology have gradually become the key technology in the development of bearing industry. However, there are few reports on simulation analysis of friction and wear performance of joint bearings, so this paper draws lessons from the research results of tribological performance simulation analysis at home and abroad, taking fabric liner self-lubricating radial joint bearings as the main research object. The 3-D steady-state fully coupled thermal analysis and wear simulation are studied. In this paper, the calculation method of elastic constant of fabric liner, the finite element method of thermo-mechanical coupling analysis and wear simulation analysis are summarized. Then, based on the finite element software ABAQUS, secondary development user subprogram FRIC, the steady-state fully coupled thermal analysis of fabric liner self-lubricating centripetal joint bearing is carried out. Finally, the wear rate of PTFE / Kafla fabric liner was measured by pin-disc wear test, and the user subprogram UMESHMOTION, was developed based on ABAQUS,. The wear simulation analysis of pin-disc wear test and fabric liner self-lubricating centripetal joint bearing is carried out, and the relationship between pin-disc plane wear and spherical wear of fabric liner and the constant wear rate are discussed. The influence of variable wear rate and friction temperature rise on the wear simulation results of fabric liner self-lubricating radial joint bearing. The main conclusions are as follows: (1) the elastic constants of fabric liner can be predicted effectively by using the bending model in the micromechanics of composite materials; (2) comparing the simulation results with the corresponding experimental measurements, it is shown that the 3-D steady-state fully coupled thermal analysis and wear simulation analysis of joint bearings can be realized based on ABAQUS, secondary development user subprograms FRIC and UMESHMOTION. Thus it provides a more perfect simulation method for structural optimization design and performance analysis of joint bearing. (3) compared with the results of pin-disc plane wear and spherical wear of joint bearing, the relationship between pin-disc plane wear distance (life) of fabric liner and spherical wear distance (life) of joint bearing is analyzed. It has certain guiding significance to establish the prediction model between the plane wear life of fabric liner and the spherical wear life of joint bearing. The change of wear rate and the rise of friction temperature have great influence on the wear simulation results of joint bearing. Therefore, it is necessary to consider the variation of wear rate of friction pair material and the temperature field of joint bearing in the wear simulation analysis of joint bearing.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH133.3

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本文編號(hào)：2327072