本文關(guān)鍵詞：單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承力學性能及疲勞壽命研究

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【摘要】：單點系泊系統(tǒng)在海洋工程中起非常關(guān)鍵的作用。而作為單點系泊系統(tǒng)的重要核心部件,轉(zhuǎn)盤軸承的設(shè)計和選型便顯得的尤為重要。近年來,軸承的應用和計算正變得越來越復雜,在應用和計算過程中,經(jīng)常需要使用由軸承制造商所開發(fā)的高級的計算工具和數(shù)值方法。本論文研究課題是國家能源科技重大示范工程——海洋核動力平臺示范工程的一個子課題。根據(jù)課題的研究方向,本論文的主要工作如下所示：第一,基于前人對轉(zhuǎn)盤軸承的研究,根據(jù)赫茲接觸理論,利用載荷分布法,計算轉(zhuǎn)盤軸承在萬年一遇的工況條件下的最大接觸力和最大接觸應力等相關(guān)接觸強度要素,并參照轉(zhuǎn)盤軸承許用應力標準,進行接觸強度校核,校核結(jié)果顯示,在萬年一遇的極端工況下,轉(zhuǎn)盤軸承接觸強度滿足要求。第二,利用ABAQUS有限元分析軟件建立簡化的單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承有限元模型,計算相關(guān)數(shù)據(jù),并與力學模型進行對比,為單點系泊系統(tǒng)的軸承接觸強度核算提供參考,并說明有限元模型簡化是可行的。第三,建立簡化的單點系泊系統(tǒng)接觸疲勞有限元模型,計算軸承次表面應力和應變,利用應力-壽命方法和應變-壽命方法對軸承疲勞壽命進行計算,給出軸承次表面應力和應變隨深度的變化曲線,分析滾動表面硬度與軸承疲勞壽命之間的關(guān)系,并根據(jù)以上分析,對溝道表面硬度處理對于滾動軸承疲勞壽命的影響進行討論。分析結(jié)果顯示,溝道表面硬化前后軸承疲勞壽命有明顯改變,硬化后的接觸疲勞壽命是硬化前接觸疲勞壽命的數(shù)倍。同時,對于42HRC、51HRC以及57HRC這三種不同洛氏硬度值所對應的接觸疲勞壽命進行研究。國內(nèi)對于單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承相關(guān)力學性能和疲勞壽命研究較少,并且對于這類復雜軸承的設(shè)計制造能力較弱,因此,本文的計算分析過程對于國內(nèi)單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承的設(shè)計選型具有參考意義。
【關(guān)鍵詞】：單點系泊 轉(zhuǎn)盤軸承 接觸 疲勞
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-16
• 1.1 立題的科學依據(jù)及意義9-11
• 1.2 滾動軸承力學性能及疲勞壽命相關(guān)研究綜述11-15
• 1.2.1 國外滾動軸承相關(guān)理論研究綜述12-13
• 1.2.2 國內(nèi)滾動軸承相關(guān)理論研究綜述13-15
• 1.3 論文的研究目的和內(nèi)容15-16
• 1.3.1 論文的研究目的15
• 1.3.2 論文的主要內(nèi)容15-16
• 2 基本理論及單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承特點16-32
• 2.1 赫茲接觸理論概述16-21
• 2.1.1 基本假設(shè)16-17
• 2.1.2 接觸物體間的幾何條件17-18
• 2.1.3 接觸應力和接觸變形18-20
• 2.1.4 接觸類型20-21
• 2.2 轉(zhuǎn)盤軸承的接觸強度理論21-27
• 2.2.1 滾動軸承的載荷分布24-26
• 2.2.2 滾動軸承的額定靜載荷26-27
• 2.2.3 滾動軸承的當量靜載荷27
• 2.3 轉(zhuǎn)盤軸承疲勞壽命理論27-32
• 2.3.1 滾動軸承壽命的分布函數(shù)28-29
• 2.3.2 次表面應力分布29-30
• 2.3.3 疲勞壽命的計算方法30-32
• 3 轉(zhuǎn)盤軸承的靜承載能力分析32-48
• 3.1 單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承特點33-36
• 3.1.1 工作環(huán)境條件33
• 3.1.2 載荷特點33
• 3.1.3 結(jié)構(gòu)形式33-36
• 3.1.4 軸承材料36
• 3.2 力學分析36-41
• 3.2.1 徑向力作用下承載能力分析36-37
• 3.2.2 軸向力作用下承載能力分析37-39
• 3.2.3 傾覆力矩作用下承載能力分析39-40
• 3.2.4 聯(lián)合載荷作用下承載能力分析40-41
• 3.3 有限元法41-44
• 3.3.1 ABAQUS有限元接觸分析簡介41-42
• 3.3.2 實體模型的建立及網(wǎng)格劃分42-44
• 3.3.3 定義載荷及邊界條件44
• 3.4 力學分析及有限元計算結(jié)果對比分析44-48
• 3.4.1 最大接觸載荷44-45
• 3.4.2 最大接觸應力45-46
• 3.4.3 軸承徑向游隙對承載能力的影響46-48
• 4 單點系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)盤軸承疲勞壽命計算48-61
• 4.1 滾道與滾動體接觸的有限元模型50
• 4.2 轉(zhuǎn)盤軸承所承受交變外載荷分析50-52
• 4.3 轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈、外圈的應力和應變分析52-58
• 4.3.1 不考慮滾道硬度隨深度變化52-54
• 4.3.2 考慮滾道硬度隨深度變化54-58
• 4.4 轉(zhuǎn)盤軸承的疲勞壽命分析58-61
• 4.4.1 轉(zhuǎn)盤軸承疲勞壽命計算結(jié)果58-59
• 4.4.2 疲勞壽命計算結(jié)果對比分析59-61
• 5 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 論文總結(jié)61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-68

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本文編號：1071034