基于ANSYS的高速运动元件微损伤特性研究

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1、第30卷第2期2O13年4月沈阳航空航天大学学报J0umalofShenyallgAerospaceUIliVers时V01．30№．2Apr．2013，‘—+．”—}”+”+。、}机械工程{、L。+。+．+。+√文章编号：2095—1248(2013)02一0038一03基于ANSYS的高速运动元件微损伤特性研究王琦，易陆君(沈阳航空航天大学能源与环境学院，沈阳110136)摘要：轴承是航空发动机的关键部件，航空发动机轴承的疲劳失效往往源于运动体的微损伤(包括磨损、疲劳剥落和断裂3种类型)，对于微损伤信号的动态检测和及时报警，能够有效避免后续的严重事故。针对高速精密运动元件微损伤的检测问

2、题，通过ANsYs建模分析、图像识别技术等，探索轴承等高速转动部件的微损伤信号特征及识别方法，通过高速运动元件的滑油中磨损颗粒粒径显微成像分析研究，设定不同的工况条件，来研究损伤应力变化，并藉此判断损伤模式。关键词：微损伤；疲劳失效；应力分析中图分类号：THl33．3文献标志码：Adoi：10．3969／i．issn．2095—1248．2013．02．009Studyonmicrodamagefeaturesofmgh-speedmotionelementb嬲edonANSYSwANGQi，ⅥLu-jun(CollegeofEne唱y锄dEnV的llInent，Sheny锄gAemspa

3、ceUIliVers时，ShenyaIlg110136)Abstract：Be撕ngis廿1ekeycomponentsofaViationen百ne．，nlefatiguefailureofaviationenginebeadngofkn撕sesf幻mttleIIlicroinjuDrofmotorelements，includingwear，fatigueandspalling．DynaIIlicdetec廿onandalanIlofIIlicminjurysignalscaIlaVoidtllesubsequentsevereaccidentsef艳ctively．AimedatlI

4、licrodam—agedetectionproblemofⅡlelligh—speedprecisionmotionelement，tllisp叩erusesmeANSYSmodel蛐alysisaIldimagerecognitiontechn0109ytoexplOremeIIlicrod锄agesignalcharacteristicsa11didentificationmet}l—odsofhigh—speedrotatingparts1ikebe撕ngs．Bysettingdif亿rentworkconditionstostIldyme111icroimagesoft11ewe

5、argrainsizeinoilof11igh—speedmotionelements，mepaperc删esoutresearchesonmechangeofd锄agesⅡess，byw11ichmed锄agemodelisjudged．Keywords：111icminjury；fatiguef撕lure；s廿．essanalysis航空发动机主轴轴承疲劳失效引起的故障危害极大，通过现有的状态监控手段很难提前有效预报，但航空发动机主轴轴承疲劳失效是航空发动机设计的关键技术，只有通过深入分析这些故障类型的发展规律和特征，研究出有针对性的微损伤检测与故障监控方法，才是提高发动机设计的可靠性

6、，保证发动机安全工作的根本途径。发动机磨屑机载监控、磨屑显微成像和识别、发动机高频振动监控和滑油成分分析等技术是发动机状态监控技术和视情维修技术的重要研究方向，但还没有触及轴承失效的根源。本文从轴承微损伤的检测识别着手，通过建立高速转动部件(高速滚子轴承)的动态热力学分析模型，分析其应力损伤状态；通过设定不同的工况条件，研究损伤应力变化，藉此判断损伤模式。收稿日期：2012一12—20作者简介：王琦(1965一)，男，吉林梅河口人，教授，主要研究方向：环境管理、装备环境工程、环境污染与控制，E—mail：wqs423@vipsina．cOmo第2期王琦，等：基于ANSYs的高速运动元件微损

7、伤特性研究391高速精密运动元件微损伤的应力模型研究1．1轴承应力分析建模基本理论轴承工作时，通常是多个滚动体承受载荷，滚动体与内、外圈沟道的接触方式是点接触，接触区域小，接触应力大，在运转过程中，轴承内、外圈及滚动体在接触区内要发生塑性变形，产生残余应力。如图1所示，外部的径向载荷为F，，底部最大滚动体承载的载荷为FM，卢为滚动体之间的夹角，根据S仃ibeck的推导，F。与n，之间的关系为：=FM+2FⅣlco$+2F