特种工况轴承试验台的研制

论文摘要

论文阐述了特种工况轴承试验台的研制,目的是为一种使用工况极为特殊的轴承的开发和研制,设计并制造一个专用的试验台。此轴承是一款非标的滚动轴承,是处于研制阶段的某设备的关键部件,其性能决定了设备能否稳定可靠的工作。轴承使用工况的特殊之处在于它工作在高温水蒸汽环境,并在0.6s的时间内,从静止达到转速9000rpm和径向载荷400kN状态,大于与其同等尺寸、同类型标准轴承的额定值的2倍。由于某设备在结构和使用方面的特殊性,难以找到合适的替代品,必须为其研制一款专用的轴承。轴承的载荷类似于一个冲击载荷,传统的轴承疲劳寿命试验已经不能为其提供很好的依据,考虑其加载情况的特殊性设计一个专用的试验台。特种工况轴承试验台的研制是在利用了某大型轴承试验台的主体结构、原动机和部分传动机构的基础上,针对轴承工况的特殊性设计新的传动机构、加载机构、执行部件等实现的,是能够独立装配或拆卸的专用系统。由于大型轴承试验台也是在短暂时间内对轴承进行加速和加载,其载荷形式也类似于一个冲击载荷,在经过了的原理试算之后,认为其原动机可以满足特种工况轴承试验台的加载要求。论文的主要研究内容包括以下几个方面：分析了轴承试验工况的要求和大型轴承试验台的功能参数,完成了特种工况轴承试验台的总体方案设计及原理试算；根据轴承试验工况的最高转速,对增速机组的传动方式和传动比进行了设计,对其传动过程进行了分析；根据轴承试验工况的最大载荷,对加载机组的加载过程进行了分析；分别分析了增速机组和加载机组各自的飞轮、离合器、制动器的工作状态；使用动力学方法分析了轴承与摩擦轮在传动过程的速度变化规律；阐述了特种工况轴承试验台的主要功能部件的设计,应用损伤线性累积理论对关键承载部件摩擦轮进行了接触疲劳接寿命设计；使用有限元软件对主要承载部件的强度进行了分析；使用LabVIEW软件编写了特种工况轴承试验台加速和加载的单轴控制程序,完成了试验台的验收试验,并对验收试验的曲线进行了分析。对样品轴承的试验曲线进行了分析,总结了试验过程所遇到的问题,提出了解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 本课题的意义
• 1.3 国内外轴承试验台技术的发展现状
• 1.3.1 国内轴承试验台技术的发展现状
• 1.3.2 国外轴承试验台技术的发展现状
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 特种工况轴承试验台总体方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 特种工况轴承试验台的技术要求
• 2.2.1 被测轴承的基本状况
• 2.2.2 轴承试验的基本要求
• 2.3 大型承试验台的功能分析与存在问题
• 2.3.1 大型轴承试验台功能分析
• 2.3.2 大型轴承试验台在试验过程中所发现的问题
• 2.4 特种工况轴承试验台总体设计方案拟定
• 2.5 本章小结
• 第3章 特种工况轴承试验台传动设计
• 3.1 增速部分传动设计
• 3.1.1 摩擦轮传动的传动比确定
• 3.1.2 增速机组各部件的初步建模及转动惯量的确定
• 3.1.3 飞轮的额定最高转速计算
• 3.1.4 被测轴承加速过程及其升速时间
• 3.1.5 制动器Ⅰ制动过程分析
• 3.2 加载部分传动设计
• 3.2.1 飞轮Ⅱ最低转速的确定
• 3.2.2 飞轮Ⅱ额定转速的确定
• 3.2.3 离合器Ⅱ工作状况分析
• 3.2.4 制动器Ⅱ工作状况分析
• 3.3 轴承试验中离合器和制动器动作顺序分析
• 3.4 摩擦轮传动副的动力学分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 特种工况轴承试验台结构设计分析
• 4.1 特种工况轴承试验台部分结构及功能简述
• 4.1.1 增速机组轴承座设计
• 4.1.2 加载导向装置设计
• 4.1.3 被测轴承测速装置设计
• 4.2 摩擦轮设计
• 4.2.1 摩擦轮的接触疲劳寿命分析
• 4.2.2 摩擦轮的抗压分析仿真
• 4.3 增速机组第三轴齿轮轴设计
• 4.4 心轴设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 特种工况轴承试验台试验
• 5.1 特种工况轴承试验台验收试验
• 5.1.1 试验台现场介绍
• 5.1.2 试验台验收试验程序设计及验收试验结果
• 5.2 样品轴承试验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢