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

1、塔式起重機(jī)用轉(zhuǎn)盤軸承采用單排四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承，用來(lái)連接塔身和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其性能直接影響到整個(gè)塔式起重機(jī)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(jìn)行分析，對(duì)影響其承載能力的結(jié)構(gòu)參數(shù)、螺栓、硬化層進(jìn)行分析，并結(jié)合摩擦力矩的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。
　　首先，就轉(zhuǎn)盤軸承的靜承載能力進(jìn)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(jī)用單排四點(diǎn)接觸球軸承滾道的接觸，詳細(xì)推導(dǎo)了計(jì)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(zhǔn)確地計(jì)算軸承所承受的接觸負(fù)荷及接觸應(yīng)力值，計(jì)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(duì)滾動(dòng)體靜承載能力的影響，為參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)體數(shù)目增加，軸承承載能力增強(qiáng)；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(qiáng)；溝曲率系數(shù)在大于0.5范圍內(nèi)，系數(shù)越小對(duì)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(shí)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(gè)端面支撐，與理論計(jì)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(jì)算結(jié)果驗(yàn)證有限元模型的合理性。在以上經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的有限元模型基礎(chǔ)上，通過(guò)改變支撐面情況模擬實(shí)際工況的四點(diǎn)局部支撐，分析應(yīng)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(fù)荷要明顯大于完全支撐工況，在支撐位置處的接觸負(fù)荷明顯高于其周圍。
　　采用局部模型細(xì)化網(wǎng)格，得出更精確的計(jì)算結(jié)果。采用

4、分層的方法模擬淬硬層，分析對(duì)承載能力的影響。結(jié)果表明，滾道淬火后，滾道的接觸應(yīng)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(jì)算最大受載螺栓所受的軸向力，結(jié)合VDI2230對(duì)轉(zhuǎn)盤軸承用螺栓進(jìn)行屈服強(qiáng)度校核和疲勞強(qiáng)度校核，并通過(guò)有限元方法分析螺栓預(yù)緊力對(duì)軸承內(nèi)部載荷分布的影響。結(jié)果表明，隨著預(yù)緊力的增大，滾道最大接觸負(fù)荷在下降，轉(zhuǎn)盤軸承的承載能力增加。
　　最后，就影響承