高速航空主軸軸承實(shí)驗(yàn)器的動靜態(tài)特性分析.pdf

1、航空、航天和國防領(lǐng)域使用的滾動軸承工作的條件都極其苛刻，其工況主要為高速、高溫、重載。軸承在這樣的工況下能否正常工作，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)能否滿足要求，都是軸承設(shè)計(jì)中所要面臨的重要問題。軸承的研制過程主要分為：材料實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)器實(shí)驗(yàn)、臺架實(shí)驗(yàn)和整機(jī)實(shí)驗(yàn)幾個階段。臺架實(shí)驗(yàn)和整機(jī)實(shí)驗(yàn)的周期長，成本高，限制了它的應(yīng)用。而應(yīng)用實(shí)驗(yàn)器進(jìn)行工況的模擬，對軸承進(jìn)行極限工況適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，再對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，則是一種可靠性強(qiáng)、成本低、效率高的辦法。
　　實(shí)驗(yàn)器

2、要在一定的載荷譜、溫度譜、轉(zhuǎn)速譜條件下工作，模擬軸承的實(shí)際工況。最大軸向載荷10t，最大徑向載荷6t，最高溫度250℃，最大轉(zhuǎn)速24000轉(zhuǎn)/分。在各種工況條件下，實(shí)驗(yàn)器可能發(fā)生的失效形式以及它們之間的影響因素，都是在設(shè)計(jì)中必須要考慮的問題。
　　本文利用有限單元法對實(shí)驗(yàn)器機(jī)體進(jìn)行了靜力分析、熱-應(yīng)力耦合分析和模態(tài)分析。分析中，采用實(shí)體建模方法建立了機(jī)體的有限元模型；對結(jié)合部進(jìn)行了簡化處理；用實(shí)體等效軸承的作用；采用間接法耦合了熱

3、載荷和機(jī)械載荷的作用；應(yīng)用錘擊法對機(jī)體和軸系進(jìn)行了動態(tài)性能實(shí)驗(yàn)。分析結(jié)果表明，工作溫度在常溫到100℃時，機(jī)械載荷的作用為影響應(yīng)力的主要因素，箱體的應(yīng)力值在90MPa以下，底板上的應(yīng)力值在180MPa以下；溫度在100℃以上時，溫度載荷的作用成為主要影響因素，應(yīng)力的分布與溫度梯度的分布相一致，這時應(yīng)力主要是由于溫度梯度產(chǎn)生的熱應(yīng)力。根據(jù)分析結(jié)果對結(jié)構(gòu)提出了改進(jìn)措施，增厚軸承支撐的加強(qiáng)筋，以提高其抵抗變形和應(yīng)力的能力，同時對機(jī)體要外加冷卻