编织衬垫关节轴承热分析与试验研究

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1、分类号UDC密级编号硕士学位论文编织衬垫关节轴承热分析与试验研究ThermalAnalysisandExperimentalResearchofWovenLinerSphericalPlainbearing学位申请人：段闯创指导教师：邱明教授一级学科：机械工程二级学科：机械设计及理论学位类别：工学硕士2015年5月独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下完成的研究工作及取得的研究成果。据我所知，文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河南科技大学或其它教育机构的其他学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所

2、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：摘要摘要以型号为GE20ET-2RS编织衬垫关节轴承为研究对象，运用ABAQUS仿真软件，建立编织衬垫关节轴承静热弹性和热力耦合模型。分析摩擦温度在接触表面的分布和传导规律，进而讨论摩擦热对关节轴承应力变形的影响。在传热学模型中，接触中心最大温度为50℃的情况下，衬垫最大热流量为50kW，内圈最大热流量为550kW，内圈传递热量占模型总传递热量的90%。内圈表面1mm内与其他深度相比较热量传递明显。衬垫热流量分布较为平滑，最大热流量位置在接触中心，衬垫和内圈两个摩擦副零件都是在（接触面之间）上半圈有热流量；在接

3、触中心最大温度为50℃~90℃时，由于热应力对关节轴承接触面的影响，使得编织衬垫关节轴承内圈应力分布较常温时均匀，最大接触应力在相同载荷下变小，具有较好的力学性能，在此温度内关节轴承的服役时间能更长更平稳。然而当温度高于100℃时，由于温度和受力引起的变形将导致内圈表面畸形变化，使得表面不再平滑，在此状态下工作将加速衬垫磨损，最终导致关节轴承失效。依次改变模型中内圈球径的尺寸，进而实现改变关节轴承装配游隙的目的，仿真分析不同游隙下编织衬垫关节轴承接触副之间的接触应力，得出编织衬垫关节轴承游隙值为100um时，内圈最大应力较其他游隙的关节轴承小，并且最大应力位置在内圈内部，此游隙下

4、轴承承载力最强。在热力耦合模型中，关节轴承在受35kN的径向力并作旋转摆动的过程中，衬垫表面热流量最大值为63.04kW，位于表面接触中心位置。内圈热流量最大值为200.9kW，在接触表面邻近衬垫端面的位置。摩擦面之间的热量的传递都是沿接触面的法向传递到内部。在轴线方向上衬垫最大热流量和内圈最大热流量分别为63kW和200.9kW，沿圆周方向最大热流量分别为63kW和180kW。由于衬垫材料导热系数低，使得摩擦产生的热量传递到衬垫上的比轴承钢内圈少，衬垫传递的热量是内圈传递热量的30%。衬垫最大温升为27.12℃小于内圈的最大温升为37.65℃，并且两个零件最大温升都处于各自接触

5、面的接触中心位置，在深度方向上，内圈的整体温差在6.65℃左右。在有摩擦热的情况下，衬垫的等效应力大于无摩擦热时的等效应力，关节轴承内圈的等效应力在各个方向上都较小。内圈最大等效应力是在关节轴承内圈内部，最大位置在距离摩擦表面3mm的深度位置。通过关节轴承摩擦温度试验来测量摩擦温度在关节轴承工作时的变化趋势，得到摩擦温度在开始的30min内急剧增加，之后随着摆动时间的推移，曲线保持I摘要平稳直到试验结束。对比试验和仿真条件下衬垫接触区域的分布，仿真结果和试验得到的衬垫接触区域分布相近。仿真所得的试验测点摩擦温升与试验所得温升分布曲线相同，接触边缘温升一致，接触中心位置摩擦温升仿真

6、结果稍大于试验所得结果。综合分析可以认为仿真计算的结果符合实际情况。关键词：编织衬垫关节轴承；有限元；热力耦合；摩擦温度；热流量论文类型：基础研究课题来源：国家自然科学基金项目(51275155)；河南省杰出青年基金项目(114100510002)；河南省高校科技创新团队支持计划(13IRTSTHN025)IIABSTRACTABSTRACTBytakingGE20ET-2RSwovenlinersphericalplainbearingastheresearchobject,staticthermalelasticmodelandthermal-mechanicalcouple

7、dmodelofwovenlinersphericalplainbearingwerebuiltbyABAQUSsimulationsoftware.Distributionandtransmissionruleaboutfrictiontemperatureonthecontactsurfacewereanalyzed,andtheinfluenceoffrictionheatonthedeformationandstressofthesphericalplainbearing