盾構(gòu)機主軸承的有限元分析及壽命研究.pdf

1、盾構(gòu)機是隧道施工中的主要施工機械，必須具有高可靠性，能夠穩(wěn)定地工作。盾構(gòu)機主軸承是盾構(gòu)機的關(guān)鍵部件，多采用三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承，其結(jié)構(gòu)和受載情況復雜，容易產(chǎn)生較大的應力和變形，影響盾構(gòu)機的施工安全。由于盾構(gòu)機主軸承的尺寸較大，滾動體數(shù)目較多，所以內(nèi)、外圈與滾動體之間的接觸部位較多，接觸狀態(tài)復雜。理論方法和有限元法計算該軸承的承載能力、變形及載荷分布都非常復雜。
　　本文采用傳統(tǒng)軸承理論分析方法和有限元法分別對該軸承的承載能力、變形及

2、載荷分布狀態(tài)進行分析研究。首先分析了該軸承在靜載荷作用下三排滾動體的受力狀態(tài)，應用滾動軸承載荷分布計算方法，對軸承在軸向力、徑向力及傾覆力矩作用下的三列滾動體的載荷分布進行了計算。得出了每個受載滾子的載荷、最大接觸應力及變形的值，并確定出每列滾動體最大載荷滾子所在的位置。而后利用 ANSYS有限元分析軟件，分別分析了軸承在軸向力、徑向力及傾覆力矩單獨作用下和聯(lián)合作用下的應力及變形狀態(tài)。有限元分析得到的軸承載荷分布規(guī)律、應力及變形的計算結(jié)

3、果與滾動軸承的理論計算結(jié)果基本接近。
　　由于盾構(gòu)機主軸承是低速重載回轉(zhuǎn)軸承，其損壞形式一般表現(xiàn)為疲勞斷裂。因此在軸承力學性能分析的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典的疲勞壽命分析理論和軸承疲勞壽命分析方法，結(jié)合該軸承實際結(jié)構(gòu)，分析了軸承疲勞壽命。分析結(jié)果顯示，軸承的疲勞壽命滿足預期使用壽命。多工況下盾構(gòu)機主軸承力學性能的實驗結(jié)果和理論分析結(jié)果在變化趨勢方面有很好的一致性。
　　通過對盾構(gòu)機主軸承的受力狀態(tài)和疲勞壽命的研究，以及對盾構(gòu)機主軸承