双列圆锥滚子轴承拟静力学分析
第３８卷第２期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一一一一Ｖｏｌ．３８?．２
２０１７年２月一一一一一
一一
一一一
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｆｅｂ．２０１７
双列圆锥滚子轴承拟静力学分析
李震１，郑林征１，张旭２，孙伟１
（１．大连理工大学机械工程学院，辽宁大连１１６０２４；２．大连工业大学机械工程及自动化学院，辽宁大连１１６０３４）摘一要：为了研究风电设备中双列圆锥滚子轴承的拟静力学特性及寿命情况，提出了一种基于坐标向量运算的分析模型，该模型将坐标向量和旋转矩阵应用于传统的拟静力学分析，能够准确二快速得到实际复杂工况下轴承内部载荷分布和轴承疲劳寿命三通过将该模型应用于某型号３ＭＷ风电主轴承，得到了极限载荷工况下圆锥滚子与内二外圈滚道和内圈挡边的接触载荷分布曲线，确定了极限载荷工况中不同倾覆力矩下的圆锥滚子受力曲线，并得到了轴向游隙为－０．２５ ０．２５ｍｍ时，轴承整体寿命变化曲线，确定了最佳寿命时轴向游隙为－０．０２５ｍｍ三关键词：双列圆锥滚子轴承；拟静力学模型；疲劳寿命；轴向游隙ＤＯＩ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１５１１０６０
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．ｕ．２０１６１１１４．１０３６．００８．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＨ１２８一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６－７０４３（２０１７）０２－０２７６－０６
Ｑｕａｓｉ?ｓｔａｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｄｏｕｂｌｅ?ｒｏｗｔａｐｅｒｅｄｒｏｌｌｅｒｂｅａｒｉｎｇｓ
ＬＩＺｈｅｎ１，ＺＨＥＮＧＬｉｎｚｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＸｕ２，ＳＵＮＷｅｉ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＤａｌｉａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０３４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｑｕａｓｉ?ｓｔａｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｄｏｕｂｌｅ?ｒｏｗｔａｐｅｒｅｄｒｏｌｌｅｒｂｅａｒｉｎｇｓｉｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｖｅｃｔｏｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｖｅｃｔｏｒａｎｄｒｏｔａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘｗｅｒｅｕｓｅｄｆｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｑｕａｓｉ?ｓｔａｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｅｒｅｂｙ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｌｏａｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙａｎｄｑｕｉｃｋｌｙ．Ｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｔｏｏｎｅｔｙｐｅｏｆ３ＭＷｗｉｎｄｐｏｗｅｒｍａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓ，ｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｌｏａｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔａｐｅｒｅｄｒｏｌｌｅｒ，ｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｒｉｎｇｏｆｔｈｅｒａｃｅｗａｙ，ａｎｄｔｈｅｆｌａｎｇｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｒｉｎｇｗａｓａｔｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｔａｐｅｒｅｄｒｏｌｌｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｔｌｉｎｇｍｏｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｓｗａｓｄｅｔｅｒ?ｍｉｎｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｃｕｒｖｅｏｆａｂｅａｒｉｎｇｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｗｈｅｎｔｈｅａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ－０．２５ｍｍｔｏ０．２５ｍｍａｎｄｔｈｅａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｌｉｆｅｎｏｄｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ－０．０２５ｍｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ?ｒｏｗｔａｐｅｒｅｄｒｏｌｌｅｒｂｅａｒｉｎｇｓ；ｑｕａｓｉ?ｓｔａｔｉｃｍｏｄｅｌ；ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ；ａｘｉａｌｃｌｅａｒａｎｃｅ收稿日期：２０１５－１１－２４．网络出版日期：２０１６－１１－１４．基金项目：辽宁省科技创新重大专项（２０１５１０６００９）；辽宁省科技创新
重大专项（２０１３０３００６）；辽宁省教育厅科学研究一般项目（Ｌ２０１４２２８）．
作者简介：李震（１９７５－），男，讲师，博士．
通信作者：李震，Ｅ?ｍａｉｌ：ｌｉｚｈｅｎ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．
一一风电主轴承的结构设计对于主轴承的综合性能有重要的影响，风电设备的整体性能和可靠性在很大程度上也依赖于其所选用的主轴承的性能，因此设计和制造出具有良好综合性能的风电主轴承显得格外重要三
计算滚动轴承内部载荷分布并以此为依据来预测其刚度和疲劳寿命的分析方法一般是基于赫兹弹性接触理论和和Ｓｊｏｖａｌｌ积分的三Ｊｏｎｅｓ［１］提出了适用于球轴承和圆柱滚子轴承拟静力学模型的理论基
础三拟静力学模型用于研究滚动轴承在外载荷二惯
性效应（滚动体离心力等）二位移约束件下滚动轴承的稳态力学问题三Ａｎｄｒéａｓｏｎ［２］是首批研究低速圆锥滚子轴承的作者之一，他采用基于向量的方法来描述轴承内部几何体的受力以及位移三Ｌｉｕ［３］考虑了离心力和陀螺力矩的因素来研究高速旋转下的圆锥滚子轴承三Ｔｏｎｇ等［４］用Ｌｉｕ的模型研究了单列圆锥滚子轴承在径向力和倾覆力矩作用下的受力状况三Ｋａｂｕｓ等［５］提出了一种六自由度模型来计算单列圆锥滚子轴承中接触应力沿圆锥滚子素线分布情况三罗继伟等［６］二胡浪等［７－８］对双列圆锥滚子轴承进行了一定的研究，但是其分析模型无法求解实际复杂工况下的受力情况三Ｂｅｒｃｅａ等［９－１０］提出了一种基于向量坐标运算的模型，虽然能够分析复杂工况
万方数据