高溫回轉(zhuǎn)支承動態(tài)性能分析與優(yōu)化.pdf

1、單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承主要由內(nèi)、外圈和滾動體等組成，從結(jié)構(gòu)上看相對簡單，但其實(shí)際工作狀態(tài)下的受力和運(yùn)動情況極其復(fù)雜。因此研究回轉(zhuǎn)支承不能只考慮靜態(tài)載荷下的承載問題，還需要研究其實(shí)際工作狀態(tài)下的受力和運(yùn)動情況。本文以QWA1312.45型單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承為研究對象，基于SolidWorks和ABAQUS軟件建立回轉(zhuǎn)支承有限元模型，并運(yùn)用ABAQUS/Explicit顯式動力學(xué)分析模塊對其實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程進(jìn)行仿真與計(jì)算分析，研究了軸向

2、載荷、溫度和轉(zhuǎn)速共同作用下回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動過程中位移、速度、加速度的變化規(guī)律以及接觸應(yīng)力的分布與變化情況。主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:
　　1.介紹了回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及常見分類，并通過單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承為研究對象簡單地分析其工作原理。同時(shí)根據(jù)赫茲接觸理論，推導(dǎo)出不同載荷作用下回轉(zhuǎn)支承的應(yīng)力及變形公式。最后根據(jù)以上推導(dǎo)出的公式，對本文研究對象QWA1312.45型四點(diǎn)接觸單排球式回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行接觸應(yīng)力計(jì)算，為后續(xù)的有限元分析提供參

3、考。
　　2.用SolidWorks建立QWA1312.45型單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承1/84實(shí)體模型，通過在ABAQUS軟件中進(jìn)行相關(guān)前處理設(shè)置，分析計(jì)算了該回轉(zhuǎn)支承在常溫下的接觸應(yīng)力。同時(shí)又分別對該回轉(zhuǎn)支承在150℃、300℃環(huán)境下進(jìn)行有限元分析，結(jié)果表明隨著工作環(huán)境溫度的升高，回轉(zhuǎn)支承受到的接觸應(yīng)力大幅地增加，主要是溫度升高引起的熱應(yīng)力造成。最后綜合考慮了回轉(zhuǎn)支承接觸角α、滾道半徑R及滾球半徑r比值、滾球半徑r、淬硬層深度和

4、滾道硬度等因素的影響，利用正交試驗(yàn)分析得出其承載能力最優(yōu)的參數(shù)組合。
　　3.基于SolidWorks和ABAQUS軟件建立回轉(zhuǎn)支承有限元模型，并采用ABAQUS/Explicit顯式動力學(xué)分析模塊對回轉(zhuǎn)支承的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程進(jìn)行仿真與計(jì)算分析，得出其轉(zhuǎn)動過程中位移、速度、加速度的變化規(guī)律以及接觸應(yīng)力的分布與變化情況。由分析結(jié)果可以看出每次轉(zhuǎn)動最大接觸應(yīng)力都出現(xiàn)在內(nèi)、外滾圈與滾動體的接觸區(qū)域，且接觸的位置呈橢圓形狀。由于回轉(zhuǎn)支承動態(tài)仿

5、真的模型沒有考慮實(shí)際中的潤滑作用，加上仿真分析時(shí)間較短，在初始速度和載荷沖擊下還沒有達(dá)到完全穩(wěn)定狀態(tài)，使得仿真分析中動態(tài)響應(yīng)的幅值波動較大。同時(shí)滾動體隨著回轉(zhuǎn)支承外圈運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)作公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)運(yùn)動，交替地與內(nèi)、外滾圈接觸，且接觸的頻率與外圈轉(zhuǎn)動的速度大小呈正相關(guān)關(guān)系。這些結(jié)果比較符合回轉(zhuǎn)支承的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，可以為回轉(zhuǎn)支承的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。
　　4.通過對本文第三章優(yōu)化后的回轉(zhuǎn)支承進(jìn)行了驗(yàn)證分析，發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)支承滾道的接觸應(yīng)力有明顯下