亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        單排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承承載能力研究

        2018-07-26 08:25:50劉榮李玉川劉靜王華
        軸承 2018年12期
        關(guān)鍵詞:鋼球彈簧軸承

        劉榮,李玉川,劉靜 ,王華

        (1.南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,南京 211816;2. 洛陽(yáng)LYC軸承有限公司,河南 洛陽(yáng) 471039)

        轉(zhuǎn)盤軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)、塔式起重機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的關(guān)鍵部件,套圈帶有傳動(dòng)齒,與驅(qū)動(dòng)小齒輪嚙合傳遞扭矩[1],可以同時(shí)承受軸向力(Fa)、徑向力(Fr)和傾覆力矩(M)的作用。轉(zhuǎn)盤軸承在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種故障[2],靜承載能力是檢驗(yàn)轉(zhuǎn)盤軸承的主要指標(biāo)。相比普通軸承,轉(zhuǎn)盤軸承尺寸較大且工作狀態(tài)為低速重載,所以傳統(tǒng)應(yīng)用于普通軸承的計(jì)算方法往往不適合轉(zhuǎn)盤軸承。

        為設(shè)計(jì)出高承載能力和高可靠性的轉(zhuǎn)盤軸承,分析圓周載荷分布在轉(zhuǎn)盤軸承設(shè)計(jì)計(jì)算中是必不可少的。近年來(lái),隨著數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,軸承滾道載荷分布計(jì)算中繁瑣的計(jì)算過(guò)程可以由計(jì)算機(jī)完成,有限元方法得以廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)[3-4]采用8結(jié)點(diǎn)3D六面體實(shí)體單元建立轉(zhuǎn)盤軸承整體模型,但轉(zhuǎn)盤軸承接觸對(duì)多,采用該方法建模難度大且不易收斂。文獻(xiàn)[5]將每個(gè)接觸對(duì)由4個(gè)剛性殼單元、8個(gè)剛性桿單元和2個(gè)非線性彈簧單元代替,建立轉(zhuǎn)盤軸承支承簡(jiǎn)化模型,但該方法建模難度較大。文獻(xiàn)[6]將超單元技術(shù)應(yīng)用到上述簡(jiǎn)化模型中,在不降低計(jì)算精度的前提下,提高了計(jì)算效率。文獻(xiàn)[7]通過(guò)將滾子滾道的非線性接觸等效為非線性彈簧單元, 對(duì)六排滾子轉(zhuǎn)盤軸承進(jìn)行了有限元強(qiáng)度校核。文獻(xiàn)[8]采用非線性彈簧代替圓柱滾子-滾道接觸的有限元仿真模型,計(jì)算得到轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)部接觸載荷分布。文獻(xiàn)[9]采用非線性彈簧替代鋼球與溝道的接觸,梁?jiǎn)卧娲嗇炁c變槳軸承以及葉片與變槳軸承之間的安裝螺栓,建立有限元模型,計(jì)算風(fēng)電變槳轉(zhuǎn)盤軸承的載荷分布。

        現(xiàn)采用非線性彈簧模擬溝道與鋼球之間的接觸,利用ABAQUS有限元軟件分析轉(zhuǎn)盤軸承溝道的載荷分布。為驗(yàn)證仿真結(jié)果的可靠性,利用自主開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)盤軸承綜合性能試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn),并與仿真結(jié)果對(duì)比分析,研究轉(zhuǎn)盤軸承承載特點(diǎn)和誤差來(lái)源。

        1 有限元分析

        1.1 非線性彈簧模擬鋼球溝道接觸行為

        以溝道中心直徑1 m的外齒式單排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承(010.40.1000)為研究對(duì)象,其截面示意圖如圖1所示。圖中:Pr為截面間隙;Dw為鋼球直徑;h,a分別為曲率中心的水平偏心距和垂直偏心距;α0為接觸角。單排四點(diǎn)接觸球式轉(zhuǎn)盤軸承的溝道一般由4個(gè)相同的圓弧溝道組成,Cid,Ced,Ciu,Ceu分別為套圈溝道截面的溝曲率中心(下標(biāo) i,e分別表示內(nèi)、外圈;u,d分別表示上、下溝道)。溝曲率半徑系數(shù)f按(1)式計(jì)算,根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中廠家的意見(jiàn)反饋以及相關(guān)資料,內(nèi)、外圈溝道溝曲率半徑系數(shù)均為0.525。

        圖1 轉(zhuǎn)盤軸承截面圖Fig.1 Cross section for slewing bearing

        (1)

        式中:R為溝道的溝曲率半徑。

        在單排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承中,外載荷作用下,溝道擠壓鋼球形成接觸副。根據(jù)Hertz接觸理論,鋼球與溝道間接觸力與接觸變形的關(guān)系為[10]

        (2)

        式中:Q為接觸載荷;K為接觸剛度,可通過(guò)Hertz接觸理論解析獲得[10]483;δ為上、下溝道與鋼球的總接觸變形。

        由(2)式可知,溝道與鋼球之間的載荷-變形關(guān)系是非線性的,為簡(jiǎn)化模型,采用非線性彈簧代替溝道-鋼球接觸行為,只要保證非線性彈簧與溝道-鋼球之間的載荷-變形關(guān)系一致即可,每個(gè)鋼球由一對(duì)非線性彈簧代替,如圖2所示,非線性彈簧PeuPid代替CeuCid方向的接觸對(duì),PiuPed代替CiuCed方向的接觸對(duì)。

        圖2 非線性彈簧模擬鋼球Fig.2 Nonlinear spring instead of steel ball

        非線性彈簧的載荷-變形關(guān)系為

        F=KsΔ,

        (3)

        式中:F為作用力;Ks為彈簧彈性系數(shù);Δ為變形量。

        當(dāng)滿足Δ=δ,F(xiàn)=Q時(shí),有

        Ks=2-(3/2)KΔ1/2。

        (4)

        鋼球僅受到壓力作用時(shí)與溝道發(fā)生接觸,故非線性彈簧僅受壓力作用,當(dāng)受到拉力作用時(shí)無(wú)剛度,非線性彈簧載荷-變形特性如圖3所示。

        圖3 非線性彈簧載荷-變形曲線Fig.3 Load-deformation curve of nonlinear spring

        彈簧的初始長(zhǎng)度為

        L=Dw+2Pr。

        (5)

        1.2 轉(zhuǎn)盤軸承有限元模型

        采用非線性彈簧模擬鋼球,為減小計(jì)算誤差,彈簧的分布位置應(yīng)與鋼球保持一致,總共69對(duì)彈簧。在ABAQUS中的Interaction接觸功能模塊中,使用彈簧/阻尼器菜單工具,選取兩點(diǎn)連接方式創(chuàng)建線性彈簧,彈簧的連接端點(diǎn)對(duì)應(yīng)鋼球與溝道的接觸點(diǎn),并編輯圖3中載荷的變形特性。轉(zhuǎn)盤軸承有限元模型及鋼球編號(hào)如圖4所示。

        圖4 轉(zhuǎn)盤軸承有限元模型Fig.4 Finite element model of slewing bearing

        建模過(guò)程中,在內(nèi)圈、安裝基礎(chǔ)的結(jié)合面與參考點(diǎn)RP-inner ring之間建立運(yùn)動(dòng)耦合,在外圈、安裝基礎(chǔ)的結(jié)合面與RP-outer ring之間建立運(yùn)動(dòng)耦合,載荷(Fa=91.5kN,M=215.6kN·m)施加在參考點(diǎn)RP-outer ring上,內(nèi)圈與安裝基礎(chǔ)的結(jié)合面施加完全固定約束,外圈與安裝基礎(chǔ)的結(jié)合面釋放軸向力和傾覆力矩方向的自由度,約束其他方向的自由度,模型采用8節(jié)點(diǎn)六面體減縮積分(C3D8R)網(wǎng)格單元(圖5)。

        圖5 網(wǎng)格劃分Fig.5 Meshing

        1.3 仿真結(jié)果

        提取轉(zhuǎn)盤軸承的位移云圖如圖6所示,從圖中可以看出,在外載荷的作用下,外圈出現(xiàn)了沿軸向力方向的位移和沿傾覆力矩方向的轉(zhuǎn)角變化。提取每根彈簧的受力情況,溝道的接觸壓力分布如圖7所示,其中,PeuPid為CeuCid方向上布置的彈簧受到的壓力;PiuPed為CiuCed方向上布置的彈簧受到的壓力。由圖7可知,溝道最大接觸壓力為236 65 N,位于35#鋼球。

        圖6 轉(zhuǎn)盤軸承變形云圖Fig.6 Deformation nephogram of slewing bearing

        圖7 非線性彈簧受力曲線Fig.7 Load curves of nonlinear springs

        2 載荷分布試驗(yàn)

        為驗(yàn)證有限元仿真結(jié)果與實(shí)際工程中轉(zhuǎn)盤軸承的載荷分布情況的一致性,利用實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)盤軸承試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)盤軸承靜力試驗(yàn)。

        2.1 試驗(yàn)方法

        轉(zhuǎn)盤軸承鋼球與溝道的接觸載荷值無(wú)法直接測(cè)得,在軸承圓周內(nèi)側(cè)布置鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)變片,采用DH3815N-3靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試,間接得到轉(zhuǎn)盤軸承的載荷分布。室溫下進(jìn)行3次加載試驗(yàn)(載荷與仿真分析相同),試驗(yàn)臺(tái)如圖8所示。

        試驗(yàn)前,采用加速試驗(yàn)方法讓鋼球、隔離塊及潤(rùn)滑脂快速磨合以達(dá)到正常的工作狀態(tài),通過(guò)控制液壓油缸G1和G2的輸出壓力,施加與仿真分析中相同的軸向力和傾覆力矩,選取的載荷值均低于轉(zhuǎn)盤軸承的極限載荷。

        在轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈內(nèi)側(cè)的圓周方向上均勻粘貼69個(gè)鋼結(jié)構(gòu)箔式應(yīng)變片,應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置如圖9所示,應(yīng)變片變形方向與轉(zhuǎn)盤軸承的軸向方向一致,測(cè)量時(shí)均進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但在實(shí)際操作中,由于油嘴、銘牌等零部件的存在,應(yīng)變片無(wú)法等間距布置,實(shí)際測(cè)點(diǎn)布置如圖10所示。

        圖9 應(yīng)變儀測(cè)量點(diǎn)的布置圖Fig.9 Layout diagram of strain gauge measuring points

        圖10 應(yīng)變儀測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際布置圖Fig.10 Actual layout diagram of strain gauge measuring points

        2.2 試驗(yàn)結(jié)果

        1#~69#應(yīng)變片的應(yīng)變曲線如圖11所示。從圖中可以看出,3次試驗(yàn)中轉(zhuǎn)盤軸承上應(yīng)變的變化趨勢(shì)基本一致。靠近G1端,即25#~48#應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)樨?fù),應(yīng)變片受壓;靠近G2端,即1#~6#和57#~69#應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)檎瑧?yīng)變片受拉,且大載荷區(qū)域基本分布于25#~50#應(yīng)變片之間。

        圖11 試驗(yàn)應(yīng)變曲線Fig.11 Strain curves of experiment

        3 結(jié)果分析

        根據(jù)應(yīng)變片在轉(zhuǎn)盤軸承上的粘貼位置,提取有限元模型中相應(yīng)位置處鋼球與溝道的接觸應(yīng)變,有限元模型中2根非線性彈簧代替一個(gè)鋼球,故轉(zhuǎn)盤軸承溝道的應(yīng)變分布應(yīng)同時(shí)考慮2根彈簧。試驗(yàn)(平均值)與仿真應(yīng)變曲線對(duì)比結(jié)果如圖12所示。

        圖12 試驗(yàn)與仿真應(yīng)變曲線對(duì)比Fig.12 Comparison between experiment and simulation strain curves

        從圖中可以看出,試驗(yàn)和仿真結(jié)果中載荷分布趨勢(shì)一致,其中,大載荷分布于23#~43#應(yīng)變片(液壓缸G1端)之間,最大載荷值均位于35#測(cè)點(diǎn);次一級(jí)載荷位于1#~10#和57#~64#應(yīng)變片(液壓缸G2端)之間,其余位置的載荷更小。試驗(yàn)測(cè)得的最大應(yīng)變?yōu)?2.45,仿真結(jié)果為53.4,誤差為14%,低于15%,可認(rèn)為誤差在合理范圍之內(nèi)[11]。

        此外,15#~25#應(yīng)變片受到拉力作用,試驗(yàn)與仿真結(jié)果的誤差較大,一方面是試驗(yàn)設(shè)備引起的誤差,包括液壓缸加載、應(yīng)變片粘貼、應(yīng)變補(bǔ)償?shù)?;另一方?由于在實(shí)際中會(huì)受到安裝基礎(chǔ)面的不平度、螺栓預(yù)緊力等因素的影響,試驗(yàn)中所得載荷分布與理論分析結(jié)果會(huì)有所差異,但載荷的分布區(qū)域及其變化趨勢(shì)一致,由此可證明有限元分析結(jié)果的可靠性。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        采用非線性彈簧模擬轉(zhuǎn)盤軸承鋼球與溝道接觸的有限元簡(jiǎn)化方法,通過(guò)有限元靜力分析,得到了轉(zhuǎn)盤軸承溝道的載荷分布,計(jì)算時(shí)間短且效率高。通過(guò)靜力加載試驗(yàn)獲得了實(shí)際工程中轉(zhuǎn)盤軸承溝道的應(yīng)變分布,結(jié)果表明,仿真結(jié)果與實(shí)際載荷分布變化趨勢(shì)一致,證明了有限元分析的可靠性。此外,靠近液壓缸加載區(qū)為大載荷分布區(qū)。溝道載荷分布情況為轉(zhuǎn)盤軸承設(shè)計(jì)計(jì)算提供了重要的依據(jù)。

        猜你喜歡
        鋼球彈簧軸承
        軸承知識(shí)
        哈爾濱軸承(2022年2期)2022-07-22 06:39:32
        軸承知識(shí)
        哈爾濱軸承(2022年1期)2022-05-23 13:13:24
        軸承知識(shí)
        哈爾濱軸承(2021年2期)2021-08-12 06:11:46
        昆鋼球團(tuán)生產(chǎn)降事故率降消耗的生產(chǎn)實(shí)踐
        昆鋼科技(2021年2期)2021-07-22 07:46:54
        軸承知識(shí)
        哈爾濱軸承(2021年1期)2021-07-21 05:43:16
        析彈簧模型 悟三個(gè)性質(zhì)
        8Cr4Mo4V鋼球壓碎載荷不合格的原因及返修
        哈爾濱軸承(2020年4期)2020-03-17 08:13:52
        自動(dòng)控制的鋼球分離器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        如何求串聯(lián)彈簧和并聯(lián)彈簧的勁度系數(shù)
        時(shí)間彈簧
        妺妺窝人体色www在线| 女人被爽到呻吟gif动态图视看| 久久久久久av无码免费看大片 | 久久黄色精品内射胖女人| 国产精品自产拍在线18禁| 人妻少妇久久久久久97人妻| 中文字幕无码家庭乱欲| 99久久精品国产片| av免费观看网站大全| 日本阿v片在线播放免费| 成人片黄网站色大片免费观看app 亚洲av无码专区亚洲av | 一区二区三区人妻无码| 99国产小视频| 精品视频一区二区在线观看| 青青草精品视频在线播放| 全球中文成人在线| 亚洲一级电影在线观看| 熟女高潮av一区二区| 厨房人妻hd中文字幕| 久久久老熟女一区二区三区| 国内精品大秀视频日韩精品| 国产日产免费在线视频| 一本色道久久婷婷日韩| a级毛片100部免费看| 蜜桃在线播放免费一区二区三区| 亚洲精品国产av成拍| 疯狂做受xxxx高潮视频免费| 久久亚洲sm情趣捆绑调教| 日韩有码中文字幕第一页| 变态另类手机版av天堂看网| 又长又大又粗又硬3p免费视频| 91爱爱视频| 一区二区三区在线观看人妖| 特黄熟妇丰满人妻无码| 免费的毛片视频| 美腿丝袜中文字幕在线观看| 国产精品美女久久久网av| 中文字幕人妻丝袜美腿乱| 巨臀精品无码AV在线播放| 风韵丰满熟妇啪啪区99杏 | 中文字幕av在线一二三区|