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盾构机用三排滚柱式回转支承有限元分析

作　者: 刘丹丹
导　师: 韩红彪
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 三排滚柱式回转支承有限元分析接触应力等效应力
分类号: TH133.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 155次
引　用: 4次
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内容摘要

盾构机是盾构施工法中的主要施工机械,必须具有高可靠性,能够稳定可靠地工作。大型盾构机的主轴承多采用三排滚柱式回转支承,工作过程中需承受较大的轴向力和倾覆力矩,同时还要承受一定的径向力,受载情况复杂,容易产生较大的变形,影响盾构机械的施工安全。本文采用理论计算和有限元法分别对该轴承的承载能力、变形及载荷分布状态进行分析研究。用于盾构主轴承的三排滚柱式回转支承尺寸较大,滚动体数目较多,每列的滚动体数目一般在几十个到上百个之间,其内、外圈与滚动体之间的接触部位较多,接触状态复杂,而接触分析属于高度非线性分析,进行有限元计算分析难度较大。本文首先分析了该轴承在静载荷作用下三排滚动体的受力状态,应用滚动轴承载荷分布计算方法,对轴承在轴向力、径向力及倾覆力矩作用下的三列滚动体的载荷分布分别进行了计算,得出了每个受载滚子的载荷、最大接触应力及变形的值,并确定出每列最大载荷滚子所在的位置和数值。为保证较高的计算精度和减小解析规模,在能够反映轴承的主要力学特性条件下,本文利用ANSYS有限元分析软件,先分析了整个轴承在轴向力、径向力及倾覆力矩作用下的应力及变形状态,根据所得结果,分别建立了第一、第二和第三列滚子在最大载荷位置滚动体的有限元模型,并对有限元仿真结果进行分析。有限元分析所得的轴承载荷分布趋势、应力及变形等的计算结果与滚动轴承的理论计算结果基本接近。本文的分析结果为轴承后续的疲劳寿命分析及试验提供帮助。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第1章绪论  6-12
  1.1 引言  6-7
  1.2 国内外研究概况  7-9
    1.2.1 有限元分析方法的概况  7-8
    1.2.2 在轴承分析设计中的应用  8-9
  1.3 课题研究方法和意义  9-11
  1.4 本文研究的主要内容  11-12
第2章滚动轴承分析的理论基础  12-18
  2.1 赫兹理论的基本假设  12
  2.2 弹性接触理论  12-15
    2.2.1 接触理论概述  12-13
    2.2.2 接触理论的有限元法  13-14
    2.2.3 非线性分析的注意事项  14-15
  2.3 滚动轴承的接触应力和变形  15
  2.4 滚动轴承的载荷分布  15-17
  2.5 本章小结  17-18
第3章三排滚柱式回转支承的载荷分布计算  18-34
  3.1 三排滚柱式回转支承  18-19
    3.1.1 三排滚柱式回转支承的结构  18-19
    3.1.2 三排滚柱式回转支承的特性  19
  3.2 三排滚柱式回转支承的结构及负荷特性  19-22
    3.2.1 轴承的结构参数  19-21
    3.2.2 轴承的使用工况  21-22
  3.3 三排滚柱式回转支承的载荷分布计算  22-33
    3.3.1 各排滚子的受力分析  22-23
    3.3.2 第一列滚子的载荷分布计算  23-28
    3.3.3 第二列滚子的载荷分布计算  28-30
    3.3.4 第三列滚子的载荷分布计算  30-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章三排滚柱式回转支承的有限元分析  34-56
  4.1 有限元模型的建立  34-41
    4.1.1 模型建立的基本假设  34-35
    4.1.2 几何模型的建立  35
    4.1.3 单元类型的选取与网格划分  35-37
    4.1.4 接触的选择  37-38
    4.1.5 载荷与边界条件  38-41
  4.2 有限元计算及结果分析  41-53
    4.2.1 轴承整体的有限元计算分析  41-43
    4.2.2 第一滚子的有限元计算分析  43-46
    4.2.3 第二滚子的有限元计算分析  46-49
    4.2.4 第三滚子的有限元计算分析  49-53
  4.3 滚动体的凸度  53-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章结论和展望  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 展望  56-58
参考文献  58-61
致谢  61-62
攻读硕士学位期间的研究成果  62

盾构机用三排滚柱式回转支承有限元分析

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