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滚动轴承的力学特性与热润滑研究

作　者: 谢荣华
导　师: 罗贵火
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 航空发动机主轴轴承载荷分布刚度摩擦热温度分布
分类号: V231.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 216次
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内容摘要

随着科学技术的发展,航空发动机性能要求不断提高。滚动轴承作为航空发动机转子系统广泛应用的一种支承,其使用性能参数直接影响转子系统的动力特性,在高速下其影响尤为明显。为了满足新一代航空发动机研制的需求,对高速航空滚动轴承的研究是具有理论和实际意义的。本文的主要研究工作如下:1.轴承的拟动力分析:建立了滚动轴承拟动力分析模型,研究了滚动轴承的载荷分布特性,分析了不同结构参数和载荷参数对轴承接触角、变形的影响规律;2.基于弹流润滑理论,分析了不同载荷参数对最小油膜厚度和油膜刚度特性的影响规律。引进等效刚度的概念和计算方法,计算了某型航空发动机滚动轴承的考虑油膜刚度在内的等效刚度,计算结果与参考文献的实验结果吻合较好。3.轴承温度分布计算分析:应用传热学理论,建立了主轴单元的热传递模型,推导计算了主轴、轴承和轴承座的热传递阻抗和热传递方程。4.轴承润滑流量的计算:针对不同润滑方案,给出了相应润滑流量的计算公式,讨论了循环油润滑时,流量、温度和和转速的关系。本文主要研究了滚动轴承的使用性能参数—刚度和摩擦力矩的计算方法和变化规律,分析计算了轴承的温度分布。在滚动轴承的设计和应用当中,探明它的发热机理、传热过程和温度分布,从而提出合理有效的润滑方案,因此本文研究结果具有十分重要的工程意义。研究结果对主轴轴承的设计和应用提供了理论依据,具有重要的理论和应用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章绪论  14-21
  1.1 前言  14-15
  1.2 经典滚动轴承理论  15
    1.2.1 Hertz 弹性接触理论  15
    1.2.2 刚性套圈假设  15
    1.2.3 套圈控制理论  15
    1.2.4 弹性流体动力润滑理论（EHL）  15
  1.3 滚动轴承的力学分析方法  15-17
    1.3.1 静力学分析  16
    1.3.2 拟动力学分析  16
    1.3.3 动力学分析  16-17
  1.4 国内外研究状况  17-19
    1.4.1 载荷分布  17
    1.4.2 刚度  17-18
    1.4.3 主轴轴承温度和热稳定分析  18-19
    1.4.4 润滑分析  19
  1.5 研究内容  19-21
第二章 HERTZ 接触理论  21-26
  2.1 概述  21
  2.2 HERTZ 接触理论  21-25
  2.3 本章小结  25-26
第三章滚动轴承的结构特征和运动关系  26-35
  3.1 几何结构  26-28
    3.1.1 角接触球轴承  26-27
    3.1.2 深沟球轴承  27-28
  3.2 运动关系  28-35
    3.2.1 简化运动学关系  28-29
    3.2.2 一般运动学关系  29-33
    3.2.3 实例计算  33-35
第四章滚动轴承的负荷分布  35-49
  4.1 低速时滚动轴承的载荷分布  35-41
    4.1.1 计算结果讨论  39-41
      4.1.1.1 接触角随载荷的变化规律  39-40
      4.1.1.2 变形位移随外加负荷的变化规律  40-41
  4.2 高速时的载荷分布  41-47
    4.2.1 离心力  42
    4.2.2 陀螺力矩  42-43
    4.2.3 变形几何相容方程和载荷平衡方程  43-47
  4.3 计算结果分析  47-49
第五章滚动轴承的刚度分析与计算  49-56
  5.1 滚动轴承的刚度  49
    5.1.1 接触刚度  49
    5.1.2 油膜刚度  49
  5.2 弹流油膜厚度、油膜刚度计算分析  49-51
    5.2.1 计算模型  49-51
  5.3 计算结果与讨论  51-52
    5.3.1 油膜厚度、油膜刚度随转速的变化  51-52
    5.3.2 接触负荷对无量纲最小油膜厚度、油膜刚度的影响  52
  5.4 等效刚度  52-54
  5.5 本章小结  54-56
第六章轴承的热分析  56-64
  6.1 概述  56
  6.2 热传递  56-63
    6.2.1 分析计算模型  56
    6.2.2 基本单元的热阻  56-59
      6.2.2.1 球的热阻  56-57
      6.2.2.2 薄圆环的热阻  57-58
      6.2.2.3 圆柱体的热阻  58
      6.2.2.4 平壁的热阻  58-59
      6.2.2.5 热对流阻抗  59
    6.2.3 主轴、轴承和轴承座的热阻  59-61
      6.2.3.1 轴承内、外圈热阻  59-60
      6.2.3.2 球的热阻  60
      6.2.3.3 主轴的热阻  60
      6.2.3.4 轴承座的热阻  60-61
    6.2.4 热网络求解  61-63
  6.3 轴承摩擦热  63-64
第七章润滑  64-70
  7.1 油润滑  64-67
    7.1.1 油浴润滑  64-65
    7.1.2 循环给油润滑  65
    7.1.3 喷油润滑  65-66
    7.1.4 油雾润滑  66
    7.1.5 油气润滑  66-67
  7.2 实例计算分析  67-69
  7.3 本章小结  69-70
第八章总结与展望  70-72
  8.1 本文的主要工作与结论  70-71
  8.2 今后研究的展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
在学期间的研究成果及发表的学术论文  76-77
附录A  77-78

滚动轴承的力学特性与热润滑研究

内容摘要

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