塔式起重機用轉(zhuǎn)盤軸承的有限元分析與設(shè)計參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、塔式起重機用轉(zhuǎn)盤軸承采用單排四點接觸球轉(zhuǎn)盤軸承，用來連接塔身和回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其性能直接影響到整個塔式起重機系統(tǒng)的工作性能和安全性。本文就轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力進行分析，對影響其承載能力的結(jié)構(gòu)參數(shù)、螺栓、硬化層進行分析，并結(jié)合摩擦力矩的要求進行設(shè)計參數(shù)優(yōu)化。
　　首先，就轉(zhuǎn)盤軸承的靜承載能力進行分析，以赫茲接觸理論為基礎(chǔ)，采用幾何法研究了塔式起重機用單排四點接觸球軸承滾道的接觸，詳細推導了計算步驟，并建立軸承在外載荷軸向力、徑向力和傾覆力矩

2、作用下的非線性方程組。準確地計算軸承所承受的接觸負荷及接觸應力值，計算轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力。
　　分析游隙、接觸角、溝曲率系數(shù)對滾動體靜承載能力的影響，為參數(shù)優(yōu)化設(shè)計及有限元分析提供理論依據(jù)。分析結(jié)果：隨著游隙減小，參與接觸的滾動體數(shù)目增加，軸承承載能力增強；隨著軸承接觸角的增大，鋼球載荷逐漸減小，軸向承載能力增強；溝曲率系數(shù)在大于0.5范圍內(nèi)，系數(shù)越小對承載能力越有利。
　　其次，建立轉(zhuǎn)盤軸承的有限元模型，模擬實際工況下的受

3、力，假設(shè)轉(zhuǎn)盤軸承的支撐結(jié)構(gòu)是剛性，而且整個端面支撐，與理論計算的邊界條件一致,鋼球和滾道的接觸采用彈簧模擬，采用理論計算結(jié)果驗證有限元模型的合理性。在以上經(jīng)過驗證的有限元模型基礎(chǔ)上，通過改變支撐面情況模擬實際工況的四點局部支撐，分析應力變化。結(jié)果表明，在外部載荷及軸承參數(shù)完全相同的情形下，局部支撐所產(chǎn)生的最大接觸負荷要明顯大于完全支撐工況，在支撐位置處的接觸負荷明顯高于其周圍。
　　采用局部模型細化網(wǎng)格，得出更精確的計算結(jié)果。采用

4、分層的方法模擬淬硬層，分析對承載能力的影響。結(jié)果表明，滾道淬火后，滾道的接觸應力有所增加，是由于材料硬度的增加使接觸區(qū)域的剛度變大，變形量減小。
　　再次，根據(jù)于轉(zhuǎn)盤軸承的外部載荷計算最大受載螺栓所受的軸向力，結(jié)合VDI2230對轉(zhuǎn)盤軸承用螺栓進行屈服強度校核和疲勞強度校核，并通過有限元方法分析螺栓預緊力對軸承內(nèi)部載荷分布的影響。結(jié)果表明，隨著預緊力的增大，滾道最大接觸負荷在下降，轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力增加。
　　最后，就影響承