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- 航空轴承非圆滚道的预变形加工技术
- 作者： 陈观慈 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 高速轴承 非圆滚道 外圈毛坯 有限元分析 三弧段模具 参变形加工
- 描述： 非圆滚道预紧力计算可以借鉴滚子轴承的计算公式,但非圆滚道的加工还是个难题,该文在有限元分析基础上,提出了三瓣波非圆滚道的一种新型加工方法—预变形加工,并进行了详细的理论计算和加工试验.研究了预变形加工方法的原理,比较了预变形加工与数控磨削加工的优缺点.利用ANSYS建立外圈预变形加工的有限元模型,研究了外圈毛坯在受理论轮廓为预位移时的变形及支反力情况,对变形和支反力进行综...
- 航空发动机主轴高速滚动轴承热分析
- 作者： 陈观慈 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机 高速滚动轴承 力学特性 热特性 台架试验
- 描述： 随着现代航空发动机的发展，作为发动机关键组件的主轴用滚动轴承的转速、载荷、温度和润滑等工况条件日益苛刻，滚动轴承的性能、寿命和可靠性逐步成为制约航空发动机系统寿命和可靠性的关键技术。发动机主轴轴承的失效统计显示与轴承摩擦生热加剧、工作温度异常升高和润滑失效密切相关的各种表面损伤已成为轴承的主要失效模型，这对轴承的结构设计、材料研究和性能预测等提出了更高的要求。本文针对航空发动机主轴用高速滚动轴承热分析理论及方法中存在的缺陷进行改进和创新，以提高滚动轴承热分析精度为目标，进行了力学特性、摩擦生热和工作温度分布的理论和试验验证研究，开发了相应的热分析软件，为主轴轴承的结构设计、热性能预测和使用提供重要的技术支持。 论文首先基于高速滚动轴承的拟静力学分析方法建立了高速滚动轴承的力学特性分析模型，考虑了圆柱滚子轴承中的保持架引导面的摩擦力矩作用，开发了相应的力学特性分析程序，为高速滚动轴承的热分析奠定了基础。研究了滚动轴承的力学和运动学特性，研究发现：适当增加轴向载荷有利于减小球与内圈滚道的旋滚比；考虑保持架引导面的摩擦力矩作用，可以提高滚子轴承打滑预测精度和热分析精度。 从轴承的局部摩擦热源入手，研究了包括球轴承和圆柱滚子轴承在内的高速滚动轴承的摩擦生热。与采用经验公式计算的滚动轴承整体摩擦生热比较可以发现：低转速时，局部法和整体法都能够较好的预测滚动轴承摩擦生热，但在高转速工况下，采用经验公式的整体法低估了轴承的摩擦生热。将滚动体与套圈滚道接触面视为移动热源，提出和建立了预测高速滚动轴承工作温度的新模型，基于该模型，采用有限元方法获得了高速滚动轴承的二维瞬态温度分布。将使用移动热源新模型和热阻网络法得到的轴承温升结果与试验结果进行了对比，表明移动热源预测的轴承工作温升与试验值更吻合，分析精度提高约 16%。进行了不同工况下的滚动轴承热分析，发现轴承的内圈滚道表面摩擦生热和工作温升最大，最易出现表面损伤失效。 采用混合编程的方法，将高速滚动轴承的力学特性分析、摩擦功耗分析和工作温度分析进行集成，研制了高速球轴承和滚子轴承热分析软件。实现了高速滚动轴承热特性的参数化分析，软件具有界面参数输入输出、自动建模、自动求解和自动分析的功能。软件能够获得轴承组件的二维瞬态和稳态温度分布，得到多工况参数分析时的轴承总功耗和最大温度的变化曲线。基于高速滚动轴承的热分析，以轴承总功耗和最大温度为目标函数，使其达到最小量，轴承的主结构参数为变量，使用热分析软件进行了滚动轴承的结构参数优化，获得了给定参数范围内的不同结构参数的最优值。 以现有的高速滚动轴承试验台架为基础，分别针对小型高速球轴承及小型高速圆柱滚子轴承完成了热特性试验验证，获得了轴承温度、摩擦功耗等性能曲线。试验结果表明轴承的载荷、转速严重影响轴承的工作温度。台架试验温升结果与论文中基于局部法和移动热源法得到的理论温升结果比较分析可以发现：理论分析结果与台架试验结果比较吻合，两者的差值均在 10 oC以内，表明本文提出和建立的基于移动热源的高速滚动轴承热分析模型和方法可以较为精确和可靠的预测轴承工作温度。 本文的研究成果对于提高航空发动机主轴轴承的设计、制造、使用和维护具有重要的理论意义和工程应用价值。