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新型隔离体圆柱滚子轴承的运动及接触特性分析

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新型隔离体圆柱滚子轴承的运动及接触特性分析

作者：王川哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

圆柱滚子轴承在旋转机械中起到决定性作用,近年来不断向高速、高精度和大载荷、长寿命等方面发展,但圆柱滚子轴承内部零件之间的摩擦限制了其极限速度,其中保持架与滚子之间的滑动摩擦形式是轴承在运动过程中热量、功耗产生和影响轴承... 详细信息

圆柱滚子轴承在旋转机械中起到决定性作用,近年来不断向高速、高精度和大载荷、长寿命等方面发展,但圆柱滚子轴承内部零件之间的摩擦限制了其极限速度,其中保持架与滚子之间的滑动摩擦形式是轴承在运动过程中热量、功耗产生和影响轴承性能的重要因素之一。为此本文提出一种新型隔离体圆柱滚子轴承,并对该种新型轴承进行运动接触特性分析,从而验证其运动的合理性和稳定性。首先,对新型隔离体圆柱滚子轴承的相关结构参数进行设计计算,建立相关轴承结构的间隙计算理论方程,确定滚子和隔离体数量及尺寸。基于赫兹理论进行隔离体圆柱滚子轴承的接触特性分析,并推导出相关接触应力方程,进行新型轴承的相关运动学分析计算,建立滚子和隔离体与内圈转速的关系方程,建立运动过程中的相邻滚子的间隙方程。分析隔离体在运动过程中是否能够起到隔离相邻滚子并使滚子均匀分散的作用。然后,进行隔离体圆柱滚子轴承的接触动力学分析,建立隔离体轴承坐标系,并进行轴承滚子的承载以及受力分析,建立相关数学模型。通过滚子的相关理论分析,对隔离体的受力情况进行分析,建立相关隔离体的理论方程,并进一步分析隔离体是否达到极限破环的验证方法。最后,进行隔离体圆柱滚子轴承的动力学仿真,采用刚柔耦合模型,利用ADAMS进行轴承在不同条件下的滚子与其他零件的接触力、应力、各零件的间隙、运动轨迹仿真,分析此新型轴承的运动稳定性。制作隔离体圆柱滚子轴承样件,进行轴承运动实验,采集温度以及振动数据,验证轴承运动的稳定性。建立新型隔离体圆柱滚子轴承的相关分析理论,验证了该新型轴承的运动稳定性,为无保持架隔离体轴承的设计和发展奠定了重要的理论基础。

关键词：圆柱滚子轴承隔离体接触分析运动学动力学

偶件表面粗糙度对回转支承隔离体使用性能的影响

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表面技术 2020年第9期49卷 244-251页

作者：黄传辉刘磊张宁徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221018

目的掌握偶件表面粗糙度对回转支承隔离体使用性能的影响规律。方法利用M-2000实验机考察了在2号锂基润滑脂和20^#机油润滑条件下,轴承GCr15滚动体表面粗糙度对PA1010、HPb59-1等隔离体使用性能的影响,分析了载荷、速度以及偶件表面粗... 详细信息

目的掌握偶件表面粗糙度对回转支承隔离体使用性能的影响规律。方法利用M-2000实验机考察了在2号锂基润滑脂和20^#机油润滑条件下,轴承GCr15滚动体表面粗糙度对PA1010、HPb59-1等隔离体使用性能的影响,分析了载荷、速度以及偶件表面粗糙度对摩擦系数、磨损量的影响规律,并观察了磨损表面的微观形貌,探讨了PA1010、HPb59-1等隔离体的损伤机制。结果随GCr15钢环表面粗糙度增加,摩擦系数、磨损量均呈上升趋势,PA1010摩擦学性能受偶件表面粗糙度的影响程度显著高于HPb59-1。表面粗糙度值相同时,随实验载荷增加,摩擦系数略有降低,但变化不大,磨损量随实验载荷的增加而增长较快。200、400、600 N三种载荷下,PA1010磨损量的平均比值为1∶1.64∶2.44,HPb59-1磨损量的平均比值为1∶2.92∶3.74。20#机油润滑时的摩擦系数低于2号锂基润滑脂润滑,对PA1010而言,平均降低了52.7%左右,对HPb59-1,平均降低了41.8%左右。结论GCr15偶件表面粗糙度增加引起摩擦系数、磨损量上升,且对PA1010影响更大。润滑剂对磨损量的影响和GCr15钢环表面粗糙度密切相关,表面粗糙度值小时,影响甚微;随着表面粗糙度值增大,润滑剂所产生的影响越来越明显。PA1010、HPb59-1磨损表面均呈现出磨料磨损特征。研究结果为回转支承的设计提供了实验和理论参考依据。

关键词：回转支承隔离体表面粗糙度摩擦磨损锂基润滑脂机油润滑

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回转支承不同材料隔离体使用性能对比分析

工程设计学报 2020年第1期27卷 128-134页

作者：黄传辉张宁刘磊徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221018

隔离体是回转支承重要的基础件,为掌握工作参数对隔离体使用性能的影响情况,利用M-2000试验机研究了大型回转支承隔离体常用材料PA1010、HPb59-1与轴承钢GCr15配副时的使用性能,讨论了载荷、转速、润滑剂对PA1010和HPb59-1摩擦系数、磨... 详细信息

隔离体是回转支承重要的基础件,为掌握工作参数对隔离体使用性能的影响情况,利用M-2000试验机研究了大型回转支承隔离体常用材料PA1010、HPb59-1与轴承钢GCr15配副时的使用性能,讨论了载荷、转速、润滑剂对PA1010和HPb59-1摩擦系数、磨损量的影响规律;通过观察磨损表面的微观形貌,分析了PA1010隔离体和HPb59-1隔离体的损伤机制和失效规律。结果表明:PA1010的摩擦系数小于HPb59-1,二者的平均比值为1∶1.27;PA1010的磨损量大于HPb59-1,二者的平均比值为1.51∶1。载荷、转速对HPb59-1摩擦学性能的影响程度明显高于PA1010。采用20#机油润滑时PA1010和HPb59-1的摩擦系数、磨损量均低于采用2号锂基润滑脂,其中:PA1010的摩擦系数减小了46.2%,磨损量降低了28.7%;HPb59-1的摩擦系数减小了43.8%,磨损量降低了29.8%。研究结果为回转支承隔离体的机械设计提供了参考依据。

关键词：回转支承隔离体 PA1010 HPb59-1 损伤机制

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隔离体圆柱滚子轴承设计及动力学研究

隔离体圆柱滚子轴承设计及动力学研究

作者：曹冠群哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

圆柱滚子轴承作为一种具有能承受重载与冲击的轴承,起着减小机械旋转运动时的摩擦阻力,提高定位精度的作用。而保持架作为轴承中的重要部件,在旋转过程中对滚子起到隔离作用,但同时保持架也与滚子之间产生滑动摩擦,使轴承发热,降低轴承... 详细信息

圆柱滚子轴承作为一种具有能承受重载与冲击的轴承,起着减小机械旋转运动时的摩擦阻力,提高定位精度的作用。而保持架作为轴承中的重要部件,在旋转过程中对滚子起到隔离作用,但同时保持架也与滚子之间产生滑动摩擦,使轴承发热,降低轴承寿命甚至可导致轴承失效;为此,本文提出一种隔离体圆柱滚子轴承,将保持架更换为离散式的隔离体,通过隔离体的离心作用将相邻滚子分离,起到保持架的作用,隔离体与滚子可实现滚动摩擦,其摩擦系数远低于滑动摩擦,因而可以减少轴承内的摩擦与发热,增加寿命。基于隔离体圆柱滚子轴承的减摩原理,对轴承进行设计。首先,确定其工作原理,确定滚子运动状态,设计轴承的主要设计参数;其次,通过对不考虑滚子碰撞下滚子轴承的分析,滚子在非承载区易发生碰撞,滚子在承载区不会发生碰撞。分析加入隔离体对轴承内滚子运动的影响,确定隔离体能阻止滚子间发生碰撞;最后,设计了6种隔离体圆柱滚子轴承。对隔离体圆柱滚子轴承进行动力学分析,分析隔离体参数对滚子离散运动的影响,得到隔离体圆柱滚子轴承的运动特性,首先,对滚子与轴承内外圈的接触进行分析,依据轴承内接触滚子连续协调变形条件与赫兹理论,确定承载区与非承载区的范围;其次,对隔离体与滚子分别进行受力分析;最后,定义轴承内滚子与隔离体的状态矢量,并依据受力分析建立滚子与隔离体之间的传递矩阵,得到隔离体圆柱滚子轴承非承载区的多体动力学模型。对隔离体圆柱滚子轴承的离散及减摩效果进行仿真,结合设计的隔离体圆柱滚子轴承方案,对滚子是否能全部离散、离散间距、轴承的驱动力矩等参数进行分析,验证之前理论分析与多体动力学分析结果的正确性。搭建试验台,采用高速摄影对隔离体圆柱滚子轴承滚子的离散情况进行试验与分析,验证隔离体圆柱滚子轴承结构和设计参数的合理性。本文提出的隔离体圆柱滚子轴承,将滚子与保持架的滑动摩擦转变为滚子与隔离体之间的滚动摩擦,极大降低了轴承内的摩擦阻力,对提高轴承寿命具有一定意义。

关键词：圆柱滚子轴承隔离体轴承结构设计多体动力学运动仿真

汽轮机转子热应力有限元计算隔离体模型精度研究

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汽轮机技术 2015年第3期57卷 172-174,236页

作者：郭杰谢诞梅张恒良高尚魏红明武汉大学动力与机械学院武汉430072

有限元计算汽轮机转子热应力时,计算速度和精度受到计算机性能和网格密度的限制。采用合理的隔离体模型对加快计算速度与保证计算精度有重要意义。利用某型1 000MW汽轮机高压转子模型,计算了整体转子模型及不同隔离体模型在机组启动工... 详细信息

有限元计算汽轮机转子热应力时,计算速度和精度受到计算机性能和网格密度的限制。采用合理的隔离体模型对加快计算速度与保证计算精度有重要意义。利用某型1 000MW汽轮机高压转子模型,计算了整体转子模型及不同隔离体模型在机组启动工况下的热应力,探讨了隔离体模型选取的可行性。计算结果表明,合适的隔离体模型完全可以代替整体转子模型进行热应力计算。采用隔离体模型省去对汽轮机各级蒸汽参数的计算,仅需计算隔离体所包含的前几级蒸汽参数,且计算过程中大大简化了边界条件的输入,在保证结果精度的前提下,提高了计算效率。

关键词：汽轮机转子热应力隔离体有限元

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关于回转支承保持器与隔离体的阐述

现代物业(上旬刊) 2011年第4期 90-92页

作者：孟庆春陈宇北方重工集团传动设备分公司沈阳远大铝业工程有限公司

回转支承装置是近30年来发展起来的新型机器部件,它已从用于挖掘和起重机,逐渐发展到用于其它机械。对于回转支承来说,保持器与隔离体的使用直接影响其使用寿命和承载能力,本文详细阐述了几种回转支承保持器与隔离体的型式及其特点。

关键词：回转支承保持器隔离体

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中学物理隔离体解题法

四川教育 1979年第5期 39-42页

作者：唐果南重庆市二十中

中学物理教学中的隔离体解题法(简称隔离法),可以运用于求解动力学问题,也常用来处理静力学问题,应用范围很广,差不多所有研究物体客观性质的力学都离不了它。在中学阶段,应当对学生进行必要的训练,使他们掌握隔离法的技巧。一、隔离法... 详细信息

中学物理教学中的隔离体解题法(简称隔离法),可以运用于求解动力学问题,也常用来处理静力学问题,应用范围很广,差不多所有研究物体客观性质的力学都离不了它。在中学阶段,应当对学生进行必要的训练,使他们掌握隔离法的技巧。一、隔离法和它的理论基础所谓隔离法,就是根据问题的要求,把需要研究的那部分物体想象地从与之联系着的周围物体中分离出来,单独分析它的受力情况和运动情况的方法。被单独隔离出来进行研究的那个物体(或几个物体组成的物体系),一般就叫做隔离体。

关键词：隔离法加速度中学物理隔离体牛顿定律