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梅钢2#连铸机大包回转轴承的研究

作　者: 谭冰花
导　师: 宋桂秋
学　校: 东北大学
专　业: 车辆工程
关键词: 有限元力学分析接触分析模态分析瞬态分析
分类号: TF341.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 63次
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内容摘要

随着社会经济和科学技术的发展,大型回转轴承在机械、建筑等领域的应用越来越多,对其性能要求也越来越高。我国对于大型轴承的研究起步较晚,现阶段的大型回转轴承主要依赖进口。进口轴承在性能等方面虽然存在一定的优势,但是其成本较高、风险较大、供货周期较长,对大型轴承进行国产化便成了目前面临的主要问题。本文是结合宝钢集团梅山公司2#连铸机大包回转轴承,对此类大型回转轴承进行分析。首先,本文在介绍国内外轴承设计理论与方法的基础上,根据大包回转轴承的运转工况对大包回转轴承进行理论载荷计算,并且计算大包回转轴承的安全系数,确定大包回转轴承的安全性符合要求。基于以上的计算,提出了更加符合实际的寿命计算公式,对大包回转轴承进行寿命计算。由于大包回转轴承结构的复杂性和特殊性,对其进行有限元分析之前,先利用三维CATIA建模软件对大包回转轴承进行建模,并且进行运动模拟。利用软件之间的良好的兼容性把已经在CATIA里面建立的模型导入ANSYS中,并且按照要求进行网格划分,把大包回转轴承转化为有限元模型。本文运用有限元理论和ANSYS软件对大包回转轴承的主要部件进行了静力学分析,结果表明结构的刚度和强度是足够的；还用ANSYS对滚柱与轴承内外圈进行接触分析,更加直观的看出接触应力对大包轴承的影响,对其他接触问题的分析提供了良好的借鉴；与此同时,还对大包回转轴承进行模态分析和瞬态分析。模态分析对于研究轴承的振动及噪声提供了理论基础,为进一步研究轴承的故障诊断提出理论依据。利用瞬态动力学分析的方法模拟了大包回转轴承在整个周期的响应,为研究大包回转轴承提供了理论依据。最后,分析了大包回转轴承的磨损原因,并且提出改进措施。本文提出的对大包回转轴承的建议和改进是针对梅钢集团的2#连铸机钢包回转台大轴承提出的,但其结构及其所应用的设计方法对其他大型滚柱式回转轴承的设计也具有重要参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-18
  1.1 概述  12-13
    1.1.1 轴承与大型回转轴承  12
    1.1.2 大型轴承的结构形式  12-13
  1.2 轴承工业的现状与发展趋势  13-15
    1.2.1 轴承工业的现状  13-14
    1.2.2 轴承工业的发展趋势  14-15
  1.3 轴承的设计方法及理论  15-16
    1.3.1 传统轴承设计理论和方法  15
    1.3.2 现代轴承设计方法  15-16
  1.4 课题研究的背景及主要研究内容  16-18
    1.4.1 课题研究的背景  16
    1.4.2 课题主要研究的内容及意义  16-18
第2章大包轴承的理论计算  18-30
  2.1 大包轴承的工作原理  18-19
  2.2 大包轴承的外载荷的确定  19-21
  2.3 大包轴承静态承载能力计算  21-24
    2.3.1 额定静负荷的计算  22-23
    2.3.2 当量负荷的计算  23
    2.3.3 安全系数的计算  23-24
    2.3.4 计算结果  24
  2.4 大包轴承的寿命概述  24-26
  2.5 大包轴承寿命的计算  26-29
    2.5.1 轴承静强度校核  26-27
    2.5.2 轴承的寿命计算  27-29
  2.6 大包轴承寿命的影响因素  29
  2.7 本章小结  29-30
第3章大包轴承模型建立与运动模拟  30-40
  3.1 CATIA软件简介  30
  3.2 大包轴承的数据  30-31
  3.3 大包轴承的零件设计与装配  31-33
  3.4 大包轴承运动模拟  33-37
    3.4.1 进入CATIA数字模型运动分析单元  33
    3.4.2 CATIA数字模型运动分析单元功能总述  33-35
    3.4.3 CATIA数字模型运动分析单元的运动接头  35-36
    3.4.4 机构运动  36-37
  3.5 大包轴承运动模拟  37-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章大包轴承的静力学分析  40-56
  4.1 有限元基本理论  40-41
    4.1.1 有限元法简介  40
    4.1.2 有限元分析的基本步骤  40-41
  4.2 ANSYS软件简介  41-42
  4.3 有限元静力学分析  42-43
    4.3.1 有限元静力学分析概述  42-43
    4.3.2 有限元静力学分析的一般过程  43
  4.4 有限元模型的建立  43-45
  4.5 约束条件和施加载荷  45-46
    4.5.1 约束条件  45
    4.5.2 施加载荷  45-46
  4.6 外圈有限元分析及结论  46-51
    4.6.1 第一种工况  46-48
    4.6.2 第二种工况  48-49
    4.6.3 第三种工况  49-50
    4.6.4 结果分析  50-51
  4.7 内圈静力学分析与结论  51-55
    4.7.1 内圈的静力学分析  51-54
    4.7.2 内圈静力学分析结论  54-55
  4.8 本章小结  55-56
第5章大包轴承的接触分析  56-66
  5.1 接触分析概述  56-57
  5.2 接触形式及算法的选择  57-60
    5.2.1 接触问题的类型  57
    5.2.2 接触问题的实现形式  57-58
    5.2.3 接触算法的选择  58-60
  5.3 大包轴承的接触分析  60-65
    5.3.1 有限元模型  60-61
    5.3.2 单元关键字和实常数  61-62
    5.3.3 边界条件  62-63
    5.3.4 定义求解选项  63
    5.3.5 查看结果及分析  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第6章大包轴承的动力学分析  66-80
  6.1 大包轴承模态分析  66-69
    6.1.1 模态分析的理论基础  66-67
    6.1.2 模态分析的一般过程  67-69
  6.2 大包轴承的模态分析  69-73
    6.2.1 大包轴承外圈的模态计算结果与分析  69-71
    6.2.2 大包轴承的内圈的模态计算结果与分析  71-72
    6.2.3 大包轴承滚柱的模态计算结果与分析  72-73
  6.3 大包轴承的瞬态分析  73-75
    6.3.1 瞬态动力学分析的基本方程  73-74
    6.3.2 瞬态分析的一般过程  74-75
  6.4 大包轴承的瞬态动力学分析结果  75-79
    6.4.1 响应点的选取  75-76
    6.4.2 大包回转轴承载荷谱的确定  76-77
    6.4.3 瞬态动力学计算结果与分析  77-79
  6.5 本章小结  79-80
第7章大包轴承的磨损分析与安装维护  80-86
  7.1 大包轴承损伤分析  80-81
  7.2 大包轴承的损坏原因及改进对策  81-82
    7.2.1 转台结构刚度和安装平面精度的影响  81
    7.2.2 大包轴承热处理的影响  81
    7.2.3 大包轴承轴向间隙的影响  81-82
    7.2.4 维护、保养不当  82
    7.2.5 改进对策  82
  7.3 大包轴承的安装、润滑及维护  82-85
    7.3.1 大包轴承的安装  82-84
    7.3.2 大包轴承的润滑  84-85
    7.3.3 检查及维护  85
  7.4 本章小结  85-86
第8章结论与展望  86-88
  8.1 全文总结  86-87
  8.2 展望  87-88
参考文献  88-92
致谢  92

梅钢2#连铸机大包回转轴承的研究

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