大型推力关节轴承结构有限元的分析及试验的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文大型推力关节轴承结构有限元分析及试验研究姓名：刘六井申请学位级别：硕士专业：动力工程指导教师：高伟;宋伯明20040419华中科技大学硕士学位论文摘要大型关节推力轴承是一种球面滑动轴承，由一个外座圈和一个球体(内圈)组成。它不但用于机械工程、飞机、冶金轧钢设备、卫星地面接收设备、火箭发射架及其他军事工程，而且也用于多用途拖船、耙吸式挖泥船、喷水推进水翼船、猎潜艇、扫雷艇、巡逻艇等民用各类船舶和军用舰只。大型关节推力轴承工作时，在轴向和径向力同时作用下，轴承外座圈与球体间的接触球面承受很高的压力，产生非轴对称的压力和

2、变形，使轴与轴承的正常配合受到影响，容易产生不均匀磨损或卡咬现象，最终导致操纵失灵，严重影响喷水推进水翼船的操舵系统、飞机起落架系统、火车机车的刹车系统等设备的安全性与可靠性，产生灾难性的后果。因此，进一步开展关节轴承材料、结构、受力、变形等方面的研究，制定合理、有效的试验方法，这对于大型推力关节轴承的结构改进、更新换代，提高其安全性、可靠性将具有重要意义。本论文以大型关节轴承为研究对象，应用ANSYS有限元法对轴承受力及变形状况进行分析研究，建立轴承轴向、径向以及轴径向复合受力时的数学模型和力学模型，进而研究关节轴承内外座圈接触表面压力

3、分布规律、载荷与变形之间的关系以及轴承偏心距对轴承承载能力的影响；同时参考美国军用规范使用的关节轴承静载试验装罱及测量方法，分别进行轴向与径向加载试验，以检验数值计算精度。通过研究发现，有限元计算所获得的轴承轴向和径向变形趋势与轴承实物试验一致，相关数据比较吻台，说明ANSYS有限元法不失作为轴承结构分析的一个重要手段，有利于减少实物试验环节，节省试验经费，提高研制效率。研究结果表明，在轴向加载模型中，球面接触压力沿轴线呈梯度分布，压力大小与载荷∥和接触角≯有关。当偏心距和球面接触摩擦系数一定时，球体中孔圆柱面的最大径向变形和球面最大接触

4、压力随轴向载荷的增加而增加；当偏心距控制在16～19mm范围时，偏心距尺寸对球体中孔圆柱面的最大径向变形没有明显的影响。通过推力关节轴承的结构分析与轴承球体中孔的径向变形计算，为合理确定轴承与轴的配合ffiJ隙提供了理论依据。关键词：大型推力关节轴承，有限元分析，试验研究华中科技大学硕士学位论文AbstractLarge·scalethrustjointbearingisakindofslidingsphericalsurfacebearingswithalloutsideringandsphericalbody(insidering)．

5、ItisnotonlyuseAinmechanicalengineering，airplane，metallurgyrollingsteelfacility,groundreceivingequipmentforsecondaryplanet，rocketlaunchingframeandothermilitaryengineering，butalsoincivilshipsandmilitarywarships，includingtugboats，harrow—suctiondredgers，huntingsubmarines，mine

6、sweepercoastguardvesselsandSOonWhilethelarge—scalethrustjointbe耐ngisoperatingunderbothaxialandradialloads．itscontactingsphericalsurfacebetweentheoutsideringandsphericalbodyisloadedwitllhighnon—symmetricalpressureandbringsaboutdeformation．Duetothesesituations．themanipulati

7、onsystemisfalluredwithnon—formalfit，heavywearandsnap，suchassteeringsystemofhydrofoils，risingandfallingflamesystemofairplanes，brakingsystemoflocomotives．Finally,bothsafetyandreliabilityofthesesystemsareinfluencedseverelyandcatastropheisresultedin．So，itisimportantforstructu

8、ralimprovement，renewalofproduct，enhanceofsafetyandreliabilitythatthematerial，structure，loadandde