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滚动接触疲劳试验机静压轴承静态及主轴热态特性分析

滚动接触疲劳试验机静压轴承静态及主轴热态特性分析

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作者：姚宁燕山大学

学位级别：硕士

滚动接触疲劳试验是评价轴承材料性能的重要方法，试验机性能的好坏直接影响试验结果的准确性。针对现有试验机设计中存在的问题，提出了一种新的试验机设计方法，将液体静压技术应用到试验机的传动和加载系统中，本文主要进行了以下工... 详细信息

滚动接触疲劳试验是评价轴承材料性能的重要方法，试验机性能的好坏直接影响试验结果的准确性。针对现有试验机设计中存在的问题，提出了一种新的试验机设计方法，将液体静压技术应用到试验机的传动和加载系统中，本文主要进行了以下工作：首先，对试验机的功能进行了分析，将整个系统分解为传动、加载、润滑和监测四个子系统。在传动系统的设计中，选择了驱动电机的型号，设计了带传动以及轴系结构。在加载系统设计中，使用了液压支撑台结构。在监测系统设计中主要说明了传感器的类型和安装位置。其次，对静压主轴的具体结构进行了设计，确定了静压轴承的节流方式、结构形式及具体的结构参数。借助流体分析软件FLUENT分析了不同参数下，轴承油腔压力的变化情况并对节流孔直径、偏移率、半径间隙和供油压力等影响轴承静态性能的参数进行了研究。最后，分析了静压主轴的热源、散热方式及温升对主轴的影响，对温度这个影响主轴性能的因素进行了研究，计算了轴承的摩擦功率以及主轴各部位的换热系数，利用有限元软件ANSYS对静压主轴的温度场进行模拟，得到主轴系统的最高温度以及由温度引起的热变形量。

关键词：滚动接触疲劳试验机静压轴承静态特性热态特性

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发动机主轴轴承材料抗疲劳性能衰退的高通量实验方法

发动机主轴轴承材料抗疲劳性能衰退的高通量实验方法

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作者：于鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航空发动机主轴轴承的承载能力及寿命是影响航空发动机整体工作性能的关键因素。轴承的性能除受设计、制造水平影响外,与轴承材料也密切相关。随着航空发动机对主轴轴承的要求越来越高,不断有新型的轴承材料和处理工艺被研发出来。一般... 详细信息

航空发动机主轴轴承的承载能力及寿命是影响航空发动机整体工作性能的关键因素。轴承的性能除受设计、制造水平影响外,与轴承材料也密切相关。随着航空发动机对主轴轴承的要求越来越高,不断有新型的轴承材料和处理工艺被研发出来。一般情况下,新型材料从研发到投入使用所需周期较长,在此过程中需要通过大量的试验获得材料的有关数据,为轴承的设计及使用提供参考。为了缩短新型材料应用的周期,本文设计一台滚动接触疲劳试验机,旨在能通过一次试验获得包括轴承材料抗疲劳性能在内的不同类型数据,提高数据的获取效率。本文首先分析了包括抗疲劳性能在内的轴承材料属性表征方法,确定了试验机需要采集的数据包括声发射、振动、摩擦力矩、温度以及总转数,根据这些数据可用来评估轴承钢的疲劳失效过程、静变形以及磨损量和润滑油的润滑能力。根据主轴轴承高载荷、高转速、高温的工况条件,确定了试验机的性能指标,结合试验机用于完成数据采集的传感器的相关要求,完成了试验机所需零部件的选型及整体结构设计。根据试验机的设计结果,分析试验机是否能够正常工作。首先利用弹流润滑理论分析了不同工况条件下试件接触区附近应力的分布情况,确定了对试件的加工要求,确保试件主要产生与材料性能本身相关的次表面疲劳裂纹。然后,使用Workbench对试验机进行了力学及热力学分析,确保试验机的结构满足使用要求,不会发生因振动等因素发生结构破坏或在试验过程中试验机中使用的各零部件所在位置的温度超过其额定工作温度导致的试验机失效。完成试验机的总装,实现了对测试条件的控制以及试验数据的采集与存储。探究了声发射传感器采集到的信号中噪声的剔除方法,并结合小波包变换与灰色系统理论实现了对不同种声发射信号的识别。最后,使用该试验机进行验证试验,证明试验机能够满足使用要求。

关键词：高通量表征航空轴承材料滚动接触疲劳试验机

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超精加工对圆柱滚子表面完整性和疲劳寿命的影响

超精加工对圆柱滚子表面完整性和疲劳寿命的影响

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作者：王寅常州大学

学位级别：硕士

圆柱滚子轴承作为旋转支承的重要零部件,在精密机床、风电以及航空航天等领域的需求日益显著。然而,其核心组件圆柱滚子的制造流程最为复杂,全国轴承行业十三五、十四五规划连续指出滚子的加工质量是亟需突破的瓶颈。因此,本文以轴承滚... 详细信息

圆柱滚子轴承作为旋转支承的重要零部件,在精密机床、风电以及航空航天等领域的需求日益显著。然而,其核心组件圆柱滚子的制造流程最为复杂,全国轴承行业十三五、十四五规划连续指出滚子的加工质量是亟需突破的瓶颈。因此,本文以轴承滚动体圆柱滚子为研究对象,探究滚子制造流程中的终道工序,即超精加工对圆柱滚子表面完整性和疲劳寿命的影响具有重要意义。基于以上目的,本文研究的主要内容和结论如下。(1)采用超景深显微镜和SEM分别观察了磨削加工和超精加工后的圆柱滚子表面,结果表明滚子表面经过磨削加工后会产生10μm左右的变质层;根据X射线衍射和电子背散射衍射分析磨削所产生的变质层存在晶粒细化的现象;通过改变油石压力和油石粒度对磨削后的滚子进行一道超精加工,结果表明当油石压力为0.4 MPa时,滚子表面粗糙度为0.025μm,圆度为0.225μm,波纹度为0.34μm,均达到G1标准,但并未将磨削产生的变质层完全去除且滚子的表面轮廓存在明显的不对称性;基于以上问题对超精工艺进行优化,设计两遍超精工艺并在第二遍超精加工前设置调头装置,在不影响表面完整性的情况下解决了超精后滚子存在残留变质层以及表面轮廓不对称的问题。(2)为了探讨滚子变质层对疲劳寿命的影响,设计出四轴同步驱动、电动缸动态加载的滚动接触疲劳试验机。该试验机采用电动机驱动四根主轴的旋转,大大减少了滚子之间的滚滑;另外,基于Lab VIEW开发了试验机的测控系统,从转速、温度和振动信号对试验过程进行实时监测,能够有效地预测滚子的疲劳失效。(3)通过试验机对优化超精工艺前后的圆柱滚子进行了疲劳试验,根据温度信号和振动信号,诊断滚子的疲劳寿命。试验结果表明优化超精工艺后的圆柱滚子疲劳寿命大约是优化前的2.5倍,并得出结论,不存在变质层且表面轮廓对称的圆柱滚子其疲劳寿命更长,一定程度上提高了圆柱滚子轴承的使用性能。

关键词：圆柱滚子超精加工变质层滚动接触疲劳试验机疲劳寿命

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