振动载荷对滚动轴承失效行为与寿命影响的研究

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1、硕士学位论文振动载荷对滚动轴承失效行为与寿命影响的研究RESEARCHONINFLUENCEOFVIBRATIONLOADONFAILUREBEHAVIORANDLIFEOFROLLINGBEARING杨国凯哈尔滨工业大学2015年7月+国内图书分类号：TH133.331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文振动载荷对滚动轴承失效行为与寿命影响的研究硕士研究生：杨国凯导师：王黎钦教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学+ClassifiedIndex:TH133.331

2、U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONINFLUENCEOFVIBRATIONLOADONFAILUREBEHAVIORANDLIFEOFROLLINGBEARINGCandidate：YANGGuokaiSupervisor：Prof.WANGLiqinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandItsTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngi

3、neeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要滚动轴承由于其结构简单、性能良好等优点，不论是在航空、航天等国防领域，还是在民用工程领域中都得到了广泛地应用。在实际应用中，滚动轴承所承受的载荷往往是随着时间不断变化的振动载荷，而在动载荷下滚动轴承的寿命、失效行为、内部载荷分布、接触状态、润滑状态和发热状态等都会受到影响。基于此点，本文针对振动载荷作用下的滚动轴承失效行为和寿命进行研究，探究振动载荷各参数的变化对滚动轴

4、承失效和寿命的影响。本文总结了滚动轴承几种典型失效模式的表现形式和其产生原因；在I-H寿命理论的基础上，得到复杂工况下的滚动轴承疲劳寿命计算公式及其简化算法；利用Miner线性损伤累积理论得到动载荷的等效载荷的计算方法；分析四种典型动载荷谱线的各参数与轴承疲劳寿命的关联规律，结果表明载荷周期与转速对寿命的影响不显著，而载荷形式、均值和幅值对寿命影响明显。采用拟动力学分析方法对试验轴承在正弦波载荷作用下的工作性能参数进行仿真分析，得到在正弦波载荷作用下试验轴承内部的载荷分布、接触区状态、润滑状态和发热状态的变化情况，并揭示载荷参数的变化对试验轴承内部的工作性能参数的关联规律，

5、结果表明轴承性能参数的变化与外载荷形式相同或相反，载荷均值、幅值和转速的变化对轴承性能参数分别有着不同的关联规律，为分析试验轴承在不同工况下的失效行为提供依据。根据课题任务，研制了能够模拟要求工况的滚动轴承振动疲劳试验装置，为研究振动载荷下滚动轴承的失效行为提供了基础条件。经运行可靠性验证，试验装置可以模拟高速、正弦波载荷和油润滑的工况条件，通过监测共振频率的变化来监控试验轴承的损伤情况。利用滚动轴承振动疲劳试验装置，采用控制变量的方法，对滚动轴承在正弦波载荷下的失效行为进行了试验研究，得到不同工况条件下试验轴承的表面失效形貌和载荷均值的变化对轴承寿命和失效行为的影响。试验

6、结果表明，载荷均值较小时的变化对寿命影响明显，载荷均值较大时的变化对寿命影响较小，且随着载荷均值的变化，轴承内部的接触状态、发热状态等均发生变化，导致出现不同的失效行为。关键词：振动载荷；滚动轴承；失效行为；疲劳寿命-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRollingbearingshavebeenwidelyusedinthefieldofcivilengineering,aviationandotherfieldsduetoitssimplestructureandgoodperformance.Inpracticalapplication,rolling

7、bearingloadisoftenvibrationloadwiththetimechanging,androllingbearinglife,failurebehavior,internalloaddistribution,contactstate,lubricationstateandheatstatewillbeaffectedunderthedynamicload.Basedonthispoint,thispaperstudiesthefailurebehaviorandrollingbearinglif