編織襯墊關(guān)節(jié)軸承熱分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、以型號為 GE20ET-2RS編織襯墊關(guān)節(jié)軸承為研究對象，運(yùn)用 ABAQUS仿真軟件，建立編織襯墊關(guān)節(jié)軸承靜熱彈性和熱力耦合模型。分析摩擦溫度在接觸表面的分布和傳導(dǎo)規(guī)律，進(jìn)而討論摩擦熱對關(guān)節(jié)軸承應(yīng)力變形的影響。在傳熱學(xué)模型中，接觸中心最大溫度為50℃的情況下，襯墊最大熱流量為50kW，內(nèi)圈最大熱流量為550kW，內(nèi)圈傳遞熱量占模型總傳遞熱量的90％。內(nèi)圈表面1mm內(nèi)與其他深度相比較熱量傳遞明顯。襯墊熱流量分布較為平滑，最大熱流量位置在接

2、觸中心，襯墊和內(nèi)圈兩個摩擦副零件都是在（接觸面之間）上半圈有熱流量；在接觸中心最大溫度為50℃~90℃時，由于熱應(yīng)力對關(guān)節(jié)軸承接觸面的影響，使得編織襯墊關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈應(yīng)力分布較常溫時均勻，最大接觸應(yīng)力在相同載荷下變小，具有較好的力學(xué)性能，在此溫度內(nèi)關(guān)節(jié)軸承的服役時間能更長更平穩(wěn)。然而當(dāng)溫度高于100℃時，由于溫度和受力引起的變形將導(dǎo)致內(nèi)圈表面畸形變化，使得表面不再平滑，在此狀態(tài)下工作將加速襯墊磨損，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)軸承失效。
　　依次改

3、變模型中內(nèi)圈球徑的尺寸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改變關(guān)節(jié)軸承裝配游隙的目的，仿真分析不同游隙下編織襯墊關(guān)節(jié)軸承接觸副之間的接觸應(yīng)力，得出編織襯墊關(guān)節(jié)軸承游隙值為100um時，內(nèi)圈最大應(yīng)力較其他游隙的關(guān)節(jié)軸承小，并且最大應(yīng)力位置在內(nèi)圈內(nèi)部，此游隙下軸承承載力最強(qiáng)。
　　在熱力耦合模型中，關(guān)節(jié)軸承在受35kN的徑向力并作旋轉(zhuǎn)擺動的過程中，襯墊表面熱流量最大值為63.04kW，位于表面接觸中心位置。內(nèi)圈熱流量最大值為200.9kW，在接觸表面鄰近襯墊端

4、面的位置。摩擦面之間的熱量的傳遞都是沿接觸面的法向傳遞到內(nèi)部。在軸線方向上襯墊最大熱流量和內(nèi)圈最大熱流量分別為63kW和200.9kW，沿圓周方向最大熱流量分別為63kW和180kW。由于襯墊材料導(dǎo)熱系數(shù)低，使得摩擦產(chǎn)生的熱量傳遞到襯墊上的比軸承鋼內(nèi)圈少，襯墊傳遞的熱量是內(nèi)圈傳遞熱量的30%。襯墊最大溫升為27.12℃小于內(nèi)圈的最大溫升為37.65℃，并且兩個零件最大溫升都處于各自接觸面的接觸中心位置，在深度方向上，內(nèi)圈的整體溫差在6.

5、65℃左右。在有摩擦熱的情況下，襯墊的等效應(yīng)力大于無摩擦熱時的等效應(yīng)力，關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈的等效應(yīng)力在各個方向上都較小。內(nèi)圈最大等效應(yīng)力是在關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈內(nèi)部，最大位置在距離摩擦表面3mm的深度位置。
　　通過關(guān)節(jié)軸承摩擦溫度試驗(yàn)來測量摩擦溫度在關(guān)節(jié)軸承工作時的變化趨勢，得到摩擦溫度在開始的30min內(nèi)急劇增加，之后隨著擺動時間的推移，曲線保持平穩(wěn)直到試驗(yàn)結(jié)束。對比試驗(yàn)和仿真條件下襯墊接觸區(qū)域的分布，仿真結(jié)果和試驗(yàn)得到的襯墊接觸區(qū)域分布相