發(fā)布時間：2020-09-03 10:29

　　 圓柱滾子軸承具有承載能力大、安裝方便等特點,廣泛應用于重載機械系統(tǒng)中。由于該類軸承不具備自動調(diào)心功能,軸承在裝配過程中的不對中問題和服役環(huán)境下的傾覆力矩會導致其工作于偏載工況下。圓柱滾子軸承的偏載一方面導致滾子重載端過度磨損,出現(xiàn)早期失效現(xiàn)象,大大縮短軸承的服役壽命,另一方面致使軸承剛度發(fā)生生變化,影響軸承的振動行為。目前雖然對偏載工況下圓柱滾子軸承的研究取得了一定的成果,但是對于軸承在偏載作用下的剛度特性分析,以及滾動體的優(yōu)化修形方面,仍然存在許多挑戰(zhàn)。因此,開展偏載工況下圓柱滾子軸承的力學性能及修形優(yōu)化研究,具有重要的研究意義。本文以圓柱滾子軸承為研究對象,開展了偏載工況下,負載、修形對軸承力學性能及疲勞壽命的影響研究。主要的研究內(nèi)容如下:(1)考慮滾動體的修形,基于切片方式和影響系數(shù)法建立了圓柱滾子軸承偏載作用下的接觸力學解析模型,采用有限元法驗證了模型的有效性,分析了偏載對軸承接觸性能的影響。(2)采用滾子與滾道的切片理論,綜合考慮了滾子與滾道接觸副的剛度和油膜剛度,利用剛度串、并聯(lián)公式,提出了軸承偏載時剛度計算方法,通過有限元模型驗證了該方法的可行性,開展了偏載量、轉(zhuǎn)速、游隙等對軸承剛度的影響研究。(3)基于圓柱滾子軸承在偏載下的剛度辨識方法,設計搭建了可以模擬軸承偏載工況的試驗臺,開展了不同工況下軸承剛度測試研究,揭示了軸承載荷、轉(zhuǎn)速、偏載量等對軸承剛度的影響規(guī)律。(4)根據(jù)滾子母線傳統(tǒng)修形設計方式和軸承偏載時應力分布特性,提出了非對稱和指數(shù)母線相結(jié)合的滾子母線修形方法,有效改善了軸承偏載時的應力集中現(xiàn)象。并以軸承的最大壽命為優(yōu)化目標,采用遺傳算法優(yōu)化指數(shù)母線的修形參數(shù),提高了軸承的服役壽命。通過本文的研究,完成了圓柱滾子軸承在偏載作用下的接觸力學性能建模,提出了軸承偏載下的剛度計算方法,研制了模擬軸承偏載的剛度測試試驗臺,明確了偏載對軸承接觸性能、剛度特性及疲勞壽命影響機理,實現(xiàn)了滾子母線修形的優(yōu)化設計。本文研究結(jié)果為承受偏載作用的圓柱滾子軸承的結(jié)構(gòu)設計提供了理論支撐與技術(shù)參考。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.33
【部分圖文】：

邋－邐ｒｆｆｉ邋１１逡逑．ｅｌ逡逑１樐逡逑圖２．１W柱滾子抽承實物圖邐圖２．２畫柱滾子軸承結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ｂｅａｒｉｎｇ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ邋Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ｂｅａｒｉｎｇ邋ｓｔ．ｍｃｔｍａｌ邋ｄｒａｗｉｎｇ逡逑２．１．２軸承偏載表征參數(shù)逡逑理論上，圓柱滾子軸承主要承受純徑向載荷，但是實際中，可能會出現(xiàn)載荷偏直或逡逑軸承安裝過程中內(nèi)外W傾斜及轉(zhuǎn)軸的變形等這些因素都會導致圓柱滾子軸承處于偏載逡逑下ｒ軸承在偏載下的力可以分解為徑向載荷和力矩載荷。逡逑ｉ？柱滾子軸承在偏載作用下時，軸承產(chǎn)生相應的復合表征參數(shù)，圖２．３為圓柱滾逡逑子軸承偏載下復合表征參數(shù)示意圖。逡逑遍一Ｉ逡逑＂［ｍ邋ｍｆ逡逑（ａ）結(jié)構(gòu)圖邐（坤三維圖逡逑圖２．３圓柱滾子袖承偏栽下復合表征參數(shù)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｒｏｌｌｅｉ－ｂｅａｒｉｎｇ邋

邐偏載工況下圓柱滾子軸承力學性能及修形優(yōu)化研究邐逡逑載荷引起的第＿／個滾子與內(nèi)外滾道傾斜時的角變形量；４為第ｙ個滾子凸度修形引起的逡逑變形，圓柱滾子與內(nèi)外滾道的彈性接觸變形分量如圖２．５所示。逡逑

體之間＊的理想線接觸狀態(tài)并不存在，且當軸承在偏載作用下時，接觸問題會更復雜，此逡逑時需要采用非Ｈｅｒｔｚ方法對上述情況進行求解。滾子與滾道作為兩彈性體，其在載荷作逡逑用下會產(chǎn)生彈性變形并形成接觸區(qū)域Ｑ，圖２．６為滾子與內(nèi)滾道的線接觸示意圖。逡逑Ｍ／／邋Ｑｖ逡逑／Ｗ）逡逑圖２．６滾乎與內(nèi)滾道的線接觸示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋Ｌｉｎｅａｒ邋ｃｏｎｔａｃｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｒｏｌｌｅｒ邋ａｎｄ邋ｉｎｎｅｒ邋ｒａｃｅｗａｙ逡逑－１１邋－逡逑

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本文編號：2811309