交叉圆柱滚子型偏航轴承结构优化设计

发布时间：2017-04-09 05:16

  本文关键词：交叉圆柱滚子型偏航轴承结构优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：交叉圆柱滚子轴承作为一种重要的回转支承型式,在工程机械中得到了广泛的应用。而在风力发电机专用轴承中,这种型式的轴承应用较少,因此有必要对交叉圆柱滚子轴承应用于偏航轴承作进一步的分析研究。本文采用静力学方法和有限元法,对交叉圆柱滚子轴承的载荷分布和承载性能等进行研究,利用遗传算法对影响轴承承载能力的参数进行优化,为交叉圆柱滚子型偏航轴承的结构设计提供理论基础。 首先,介绍了国内外风力发电机及配套轴承的设计制造现状、发展趋势以及偏航轴承的作用和特点；简要阐述了偏航轴承及交叉圆柱滚子轴承的研究现状。 其次,对交叉圆柱滚子轴承的结构特点、承载特性及其实际应用进行了阐述,建立了轴承的几何模型,描述了轴承滚动体、滚道、内外圈的几何特征以及三者之间相互位置关系；推导了线接触的两物体接触载荷、变形量及接触刚度之间的关系；以几何模型为基础,根据滚动体与滚道之间接触载荷与变形量的关系,以内圈形心三个坐标轴方向的位移及绕X轴、Y轴倾角为未知量,建立轴承的五元非线性平衡方程组,即轴承的力学模型。 然后,利用牛顿—拉夫逊迭代法对轴承的力学模型进行求解,结合算例,分析了轴承分别承受径向力、轴向力、倾覆力矩及联合载荷作用时的载荷分布规律；建立了偏航轴承的有限元模型,通过有限元模型与力学模型结果的对比分析,对力学模型的正确性进行了验证。 最后,研究了轴承游隙、初始接触角、滚动体直径及数量和两排滚动体的数量比对轴承承载能力的影响规律,给出了有利于提高轴承承载能力的结构参数取值范围。以上述结构参数的范围为约束,以轴承的额定静载荷为目标,利用遗传算法,对轴承游隙、初始接触角、滚动体直径及个数进行了优化。
【关键词】：交叉滚子轴承 偏航 载荷分布 结构优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 偏航轴承概述10-12
• 1.2.1 偏航轴承作特点10-11
• 1.2.2 轴承工作环境及材料要求11-12
• 1.3 偏航轴承及交叉圆柱滚子轴承研究现状12-15
• 1.3.1 偏航轴承研究现状13-14
• 1.3.2 交叉圆柱滚子轴承研究现状14-15
• 1.4 本文研究内容15-16
• 2 交叉圆柱滚子轴承力学模型建立及求解16-30
• 2.1 交叉圆柱滚子轴承概述16-18
• 2.2 轴承几何模型建立18-20
• 2.2.1 初始几何模型18-19
• 2.2.2 受载几何模型19-20
• 2.3 轴承力学模型建立20-25
• 2.3.1 接触刚度与接触载荷20-23
• 2.3.2 滚动体弹性变形量23-24
• 2.3.3 平衡方程组的建立24-25
• 2.4 力学模型求解25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 交叉圆柱滚子型偏航轴承载荷分布规律研究30-38
• 3.1 5MW偏航轴承算例30-31
• 3.2 不同载荷类型作用下轴承载荷分布31-37
• 3.2.1 纯径向力作用下载荷分布31-32
• 3.2.2 纯轴向力作用下载荷分布32-33
• 3.2.3 纯倾覆力矩作用下载荷分布33-35
• 3.2.4 联合载荷作用下载荷分布35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 力学模型的有限元验证38-46
• 4.1 有限元模型建立38-40
• 4.2 有限元计算结果分析40-43
• 4.2.1 内、外圈位移及应力40-41
• 4.2.2 滚动体受力分析41-43
• 4.3 力学模型与有限元模型计算结果对比分析43-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 轴承结构参数优化设计46-58
• 5.1 引言46
• 5.2 轴承结构参数对承载能力的影响46-53
• 5.2.1 游隙46-48
• 5.2.2 初始接触角48-49
• 5.2.3 滚动体直径及数量49-51
• 5.2.4 两列滚动体数量比51-53
• 5.3 交叉圆柱滚子轴承结构参数优化53-57
• 5.3.1 优化目标53-54
• 5.3.2 设计变量54
• 5.3.3 约束条件54-55
• 5.3.4 优化结果55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李媛媛,叶亚飞;风力发电机专用轴承[J];轴承;2004年02期

2 吴云鹏,张文平,孙立红;滚动轴承力学模型的研究及其发展趋势[J];轴承;2004年07期

3 徐绍仁;杨友中;白宇光;王燕霜;邓四二;;特大型负游隙四点接触球轴承拟静力学分析[J];轴承;2009年09期

4 王思明;文鉴恒;杜海若;许明恒;;交叉滚子转盘轴承静载荷计算方法[J];轴承;2009年11期

5 杨晓蔚;;风电产业、风电设备及风电轴承[J];轴承;2009年12期

6 陈龙;赵联春;夏新涛;邱明;;变桨轴承载荷分布分析[J];轴承;2010年01期

7 张钢;刘莹;刘汝卫;阮娟;殷庆振;;径向载荷作用下高速交叉滚子轴承的载荷分布[J];轴承;2010年04期

8 张钢;殷庆振;阮娟;张雪;刘莹;;交叉滚子轴承的疲劳寿命分析[J];轴承;2010年10期

9 张钢;阮娟;殷庆振;张雪;蒋德得;刘莹;;基于遗传算法的交叉滚子轴承优化设计[J];轴承;2010年12期

10 张雪;张钢;周凯峰;李明彦;张坚;;交叉滚子转盘轴承的有限元分析[J];轴承;2012年04期

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本文编号：294535