滚动轴承—轴系统动力学仿真分析

发布时间：2017-04-05 14:10

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【摘要】：在旋转机械中广泛使用滚动轴承-轴系统，该系统的动力学特性会影响整个机械的性能，因此人们越来越关注滚动轴承-轴系统的动力学特性。系统的推重比的提高主要是通过提高系统中轴承的DN值来实现的，高的DN值势必会增加轴承元件内部的摩擦生热，所以，系统的摩擦生热情况也得到了大家的重视。 本文针对滚动轴承-轴系统，结合滚动轴承动力学、转子动力学和多体动力学，建立轴承内部元件间的相互作用力的数学模型和多体动力学微分方程。以摩擦学为基础，建立轴承的摩擦功耗数学模型，以ADAMS为研发平台，利用Fortran语言编写用户子程序，并使用编译生成的动态链接库文件将动力学模型和摩擦功耗模型进行桥接，实现了以动力学为基础研究摩擦生热的问题。 以某保持架试验台的滚动轴承-轴系统为例，通过仿真计算分析了工况条件、系统内部结构参数对系统功耗的关系以及对系统中轴承保持架动力学特性的关系，并通过试验验证了所建立的动力学模型和摩擦功耗模型的合理性和可靠性。分析结果表明：1工作转速提高使得系统的总摩擦功耗不断提高；2随着径向工作载荷增加，系统的总摩擦功耗增加，，但系统中各轴承的变化趋势不相同；3轴向工作载荷增加，系统的总摩擦功耗也随之增加；4系统的总摩擦功耗会随着球轴承内外沟道沟曲率半径系数的增加而降低；5保持架兜孔间隙和引导间隙增加，在一定程度上也会降低系统的总摩擦功耗；6圆柱滚子轴承径向游隙的增加会使得系统的总摩擦功耗增加；7系统工作转速提高，保持架打滑增加，径向工作载荷增加可以使得保持架的打滑降低，系统的轴向工作载荷增加，保持架打滑略有降低；轴承径向工作游隙增加，保持架打滑率升高；兜孔间隙较小时可以有效降低保持架打滑率；引导间隙的值不易取得过小，间隙较小时，保持架打滑率较大。
【关键词】：滚动轴承-轴系统 动力学分析 摩擦功耗 保持架打滑率
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.4 研究内容10-12
• 第2章 滚动轴承-轴系统动力学分析模型12-32
• 2.1 系统结构示意图12-13
• 2.2 坐标系统13-14
• 2.2.1 惯性坐标系13
• 2.2.2 滚动体坐标系13
• 2.2.3 接触面坐标系13-14
• 2.3 球轴承内部元件间的相互作用14-25
• 2.3.1 钢球与滚道的相互作用14-17
• 2.3.2 钢球与保持架的相互作用17-20
• 2.3.3 保持架与引导套圈间的相互作用20-21
• 2.3.4 油-气混合物与轴承元件的相互作用21-22
• 2.3.5 球轴承动力学微分方程22-25
• 2.4 圆柱滚子轴承内部元件间的相互作用25-30
• 2.4.1 滚子与滚道的相互作用25-27
• 2.4.2 滚子与保持架的相互作用27-28
• 2.4.3 保持架与引导套圈间的相互作用28
• 2.4.4 油-气混合物与轴承元件的相互作用28
• 2.4.5 圆柱滚子轴承动力学微分方程28-30
• 2.5 滚动轴承-轴系统动力学分析模型30
• 2.6 本章小结30-32
• 第3章 滚动轴承-轴系统仿真模型的建立及求解32-34
• 3.1 系统虚拟样机模型的建立32
• 3.2 系统动力学模型的求解过程32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 滚动轴承-轴系统功耗模型与分析34-62
• 4.1 球轴承摩擦功耗模型34-41
• 4.1.1 钢球与滚道间的弹性滞后摩擦功耗34-36
• 4.1.2 钢球与滚道间的差动滑动摩擦功耗36-38
• 4.1.3 钢球自旋滑动摩擦功耗38-40
• 4.1.4 钢球与保持架间摩擦功耗40
• 4.1.5 球轴承保持架与引导挡边摩擦功耗40
• 4.1.6 钢球所受粘性摩擦生热40-41
• 4.2 圆柱滚子轴承摩擦功耗模型41-43
• 4.2.1 滚子与滚道间的弹性滞后摩擦功耗41
• 4.2.2 滚子与滚道间的滑动摩擦功耗41-42
• 4.2.3 滚子与保持架间摩擦功耗42
• 4.2.4 滚子轴承保持架与引导挡边间摩擦功耗42
• 4.2.5 滚子所受粘性摩擦功耗42-43
• 4.3 系统中各个轴承功耗计算与分析43-61
• 4.3.1 工况参数对系统功耗的影响43-48
• 4.3.2 轴承结构参数对系统功耗的影响48-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 滚动轴承-轴系统中轴承动态性能分析62-67
• 5.1 保持架打滑分析模型62-66
• 5.1.1 工况条件对轴承保持架打滑的影响62-64
• 5.1.2 结构参数对轴承保持架打滑的影响64-66
• 5.2 本章小结66-67
• 第6章 试验验证67-73
• 6.1 试验目的67
• 6.2 试验装置67-68
• 6.2.1 试验台工作原理67-68
• 6.2.2 试验台结构68
• 6.3 试验结果与分析68-72
• 6.3.1 热特性试验69-70
• 6.3.2 保持架动态特性试验70-72
• 6.4 本章小结72-73
• 第7章 结论73-75
• 7.1 结论73-74
• 7.2 创新点74
• 7.3 工作展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间的研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王燕霜;邓四二;杨海生;苏冰;;滚/滑接触中HKD航空润滑油拖动特性试验研究[J];兵工学报;2009年07期

2 杨咸启;高速轻载圆柱滚子轴承分析[J];轴承;1999年10期

3 蒋兴奇,马家驹,赵联春;高速精密角接触球轴承热分析[J];轴承;2000年08期

4 张葵,李建华;球轴承摩擦力矩的分析计算[J];轴承;2001年01期

5 丁长安;常s

本文编号：287136