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水下压力环境下某装备回转支承系统特性研究

作　者: 李广华
导　师: 唐国元
学　校: 华中科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 水下装备回转支承载荷分布疲劳寿命套圈变形
分类号: TJ6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水下回转支承系统对于某水下装备的可靠运行具有重要作用,深入研究十分必要。本文以一种水下三排圆柱滚子回转支承系统为研究对象,运用Hertz线弹性接触理论和Lundberg- Palmgren疲劳寿命理论等基本理论和方法,考虑水下压力环境的特殊性和复杂性,分别对内圈的两种安装方式,研究不同结构参数和载荷参数对回转支承系统载荷分布特性和疲劳寿命的影响作用。对于回转支承系统内圈与中空圆柱状结构的外表面固连为一整体的安装方式,基于刚性套圈假设,分析有游隙时的回转支承系统载荷分布计算模型,推出回转支承系统极限径向游隙的表达式和提高极限径向游隙的措施,采用迭代法在MATLAB中编程求解,得到不同的径向游隙、径向载荷、滚子数、滚子直径和滚子长度时的载荷分布和疲劳寿命的变化情况。针对在水下压力环境下中空圆柱状结构内外压差造成的内圈变形,使用最小二乘法拟合内圈变形后的形状为椭圆,变形前最大接触载荷位于回转支承系统最顶端滚子处,变形后最大接触载荷位于径向载荷作用线两侧,变形前后载荷分布显然不同。建立水下回转支承系统的非线性动力学仿真模型,结果表明内圈变形使回转特性变差。对于回转支承系统内圈采用过盈配合套在中空圆柱状结构外表面上的安装方式,两者配合处由中空圆柱状结构内外压差作用而产生的间隙用间隙补偿机构补偿,有限元软件COSMOS/simulation的分析结果表明,合理确定间隙补偿机构的布置和个数以及内圈厚度等参数可以实现回转支承性能的最优化。本文研究结果对于水下回转支承系统的设计、制造和维护具有理论意义和工程应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题来源及其研究意义  9-10
  1.2 国内外研究状况  10-16
  1.3 本文的研究内容  16-18
2 圆柱滚子轴承研究的基础理论  18-26
  2.1 圆柱滚子轴承的结构特点  18
  2.2 HERTZ 线弹性接触理论  18-21
  2.3 刚性套圈支承假设  21
  2.4 套圈滚道控制理论  21-22
  2.5 线接触弹性流体动力润滑理论  22-23
  2.6 滚动轴承摩擦  23-24
  2.7 轴承疲劳寿命理论  24-25
  2.8 本章小结  25-26
3 基于刚性内圈的水下回转支承系统力学特性分析  26-44
  3.1 水下三排圆柱滚子回转支承设计  26-28
  3.2 水下回转支承系统载荷分布分析  28-34
  3.3 水下回转支承系统疲劳寿命预测分析  34-36
  3.4 计算结果与分析  36-43
  3.5 本章小结  43-44
4 内圈变形对回转支承系统载荷分布和回转特性的影响  44-53
  4.1 内圈变形后的形状拟合  44-48
  4.2 内圈变形后的载荷分布  48-49
  4.3 回转支承系统非线性动力学模型  49-50
  4.4 回转特性仿真分析  50-52
  4.5 本章小结  52-53
5 基于柔性支承的回转支承内圈有限元分析  53-67
  5.1 间隙补偿机构工作原理  53
  5.2 有限元法基本思想  53-54
  5.3 基于COSMOS 的有限元静力学分析  54-66
  5.4 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-74
附录攻读学位期间发表论文目录  74

水下压力环境下某装备回转支承系统特性研究

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