轴承综合试验台强度有限元分析_参考网
轴承综合试验台强度有限元分析
徐聪　徐玲玲　崔雷　王明海摘要：建立某新型高速铁路轴承综合试验台的参数化有限元模型，参照相关标准利用RADIOSS对其进行静强度和疲劳强度分析.该新型轴承试验台在静强度方面能够满足高速铁路轴承的试验要求；疲劳分析结果指出其前期设计中的薄弱位置.关键词：高速铁路； 有限元； 轴承试验台； 静强度； 疲劳强度中图分类号： U270.7； TH123.3文献标志码： B0引言高速铁路的快速发展是我国经济快速发展的必然要求.在铁路车辆中作为行走支撑部件的轴承，每年都有成万套损坏、更换，这种情况在高速铁路中尤为常见.轴承的精度、寿命和可靠性等对高速车辆的行驶性能和安全性起重要作用.为模拟高速铁路轴承在极限工况下的各项性能，目前，国内外正着手高速铁路轴承综合性能试验台的研制，其中，国外高速铁路试验台发展较快.例如，瑞典SKF研制的高速铁路轴承试验台，试验时速达到550 km，可以模拟转向架的动态载荷，并对轴承进行综合性能测试.[1]1计算对象简介计算所用的高速铁路轴承综合性能试验台能够满足350～500 km/h高速铁路轴承性能试验的需要，通过试验台能够模拟实际使用状况，进行不同工况条件下轴承的急加速试验和耐久性试验，并能记录轴承箱体温度和振动等多个重要技术参数，以分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性以及润滑油脂特性等，为改进轴承设计制造水平和优化润滑技术提供有效依据.该试验台由机械系统、液压伺服系统、电气系统、测控系统、润滑系统、监控系统和辅助设备等组成.试验台机械系统主要由构架、主轴组成、径向加载装置、轴向加载装置、径向加载调节装置和辅助工装等组成.试验台的机械结构见图1，并约定坐标系方向，见图2.结构的主要材料：主轴为LZW（50#车轴钢），支撑轴承座和试验轴承座为ZG310570，轴向加载装置拉杆为45#钢，其余结构材料选用Q345B.材料参数见表1.3有限元计算前处理软件采用HyperMesh，计算软件采用RADIOSS求解器，采用HyperView作为后处理软件进行应力云图的查看分析.质量单位为t，长度单位为mm，力单位为N，应力单位为MPa .3.1网格划分根据试验台的结构，构架采用壳单元模拟，单元大小约10 mm，厚度取设计值.轴向加载装置、支撑轴承座、试验轴承座及主轴采用实体单元模拟，单元大小约10 mm.整个模型单元共794 806个，节点838 916个.试验台有限元模型见图6，试验台中的径向加载装置、轴向加载装置及电机等部件采用质量单元模拟，通过耦合约束将质量单元与主结构连接在一起.主轴有限元模型见图7，螺栓连接处采用耦合约束进行简化，见图8.3.3静强度计算结果分析3.3.1试验台主结构的静强度计算结果试验台的静强度工况1和2的应力统计结果见表9，工况1应力云图见图9，工况2应力云图见图10.可知，各工况的应力均低于材料的许用应力，应力大的位置主要分布在电机座与构架连接处及支撑轴承座与构架连接处，最大值为82.54 MPa.4结束语通过对高速铁路轴承试验台有限元仿真分析，从静强度应力结果可以看出，该设计满足材料的屈服强度，而且具有较高的安全裕量.从疲劳强度结果可以看出，绝大部分机构满足疲劳强度要求，但轴向加载装置加载座焊缝处利用因数达到1.1，该部位疲劳性能不能满足标准要求，建议对该部位结构进行改进.综上，有限元分析可以参与到工程设计中，并且可以为设计提出改进方案，不仅可以提高设计效率，且可以减少成本投入.参考文献：[1]晁代勇. 高速铁路轴承试验台设计研究[D]. 洛阳： 河南科技大学， 2011.[2]赵洪伦. 轨道车辆结构与设计[M]. 北京： 中国铁道出版社， 2009： 253268.[3]王勖成. 有限单元法[M]. 北京： 清华大学出版社， 2008.[4]BS EN 199319： 2005Eurocode 3： Design of steel structures：Part 19： Fatigue[S].[5]TB/T 机车车辆轴箱滚动轴承在轴承试验机上的热试验方法[S].[6]DIN EN 13104： 2013—03（E）Railway applicationswheel sets and bogiespowered axlesdesign method[S].[7]TB/T 车辆车轴设计与强度计算方法[S].（编辑于杰）
摘要：建立某新型高速铁路轴承综合试验台的参数化有限元模型，参照相关标准利用RADIOSS对其进行静强度和疲劳强度分析.该新型轴承试验台在静强度方面能够满足高速铁路轴承的试验要求；疲劳分析结果指出其前期设计中的薄弱位置.关键词：高速铁路； 有限元； 轴承试验台； 静强度； 疲劳强度中图分类号： U270.7； TH123.3文献标志码： B0引言高速铁路的快速发展是我国经济快速发展的必然要求.在铁路车辆中作为行走支撑部件的轴承，每年都有成万套损坏、更换，这种情况在高速铁路中尤为常见.轴承的精度、寿命和可靠性等对高速车辆的行驶性能和安全性起重要作用.为模拟高速铁路轴承在极限工况下的各项性能，目前，国内外正着手高速铁路轴承综合性能试验台的研制，其中，国外高速铁路试验台发展较快.例如，瑞典SKF研制的高速铁路轴承试验台，试验时速达到550 km，可以模拟转向架的动态载荷，并对轴承进行综合性能测试.[1]1计算对象简介计算所用的高速铁路轴承综合性能试验台能够满足350～500 km/h高速铁路轴承性能试验的需要，通过试验台能够模拟实际使用状况，进行不同工况条件下轴承的急加速试验和耐久性试验，并能记录轴承箱体温度和振动等多个重要技术参数，以分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性以及润滑油脂特性等，为改进轴承设计制造水平和优化润滑技术提供有效依据.该试验台由机械系统、液压伺服系统、电气系统、测控系统、润滑系统、监控系统和辅助设备等组成.试验台机械系统主要由构架、主轴组成、径向加载装置、轴向加载装置、径向加载调节装置和辅助工装等组成.试验台的机械结构见图1，并约定坐标系方向，见图2.结构的主要材料：主轴为LZW（50#车轴钢），支撑轴承座和试验轴承座为ZG310570，轴向加载装置拉杆为45#钢，其余结构材料选用Q345B.材料参数见表1.3有限元计算前处理软件采用HyperMesh，计算软件采用RADIOSS求解器，采用HyperView作为后处理软件进行应力云图的查看分析.质量单位为t，长度单位为mm，力单位为N，应力单位为MPa .3.1网格划分根据试验台的结构，构架采用壳单元模拟，单元大小约10 mm，厚度取设计值.轴向加载装置、支撑轴承座、试验轴承座及主轴采用实体单元模拟，单元大小约10 mm.整个模型单元共794 806个，节点838 916个.试验台有限元模型见图6，试验台中的径向加载装置、轴向加载装置及电机等部件采用质量单元模拟，通过耦合约束将质量单元与主结构连接在一起.主轴有限元模型见图7，螺栓连接处采用耦合约束进行简化，见图8.3.3静强度计算结果分析3.3.1试验台主结构的静强度计算结果试验台的静强度工况1和2的应力统计结果见表9，工况1应力云图见图9，工况2应力云图见图10.可知，各工况的应力均低于材料的许用应力，应力大的位置主要分布在电机座与构架连接处及支撑轴承座与构架连接处，最大值为82.54 MPa.4结束语通过对高速铁路轴承试验台有限元仿真分析，从静强度应力结果可以看出，该设计满足材料的屈服强度，而且具有较高的安全裕量.从疲劳强度结果可以看出，绝大部分机构满足疲劳强度要求，但轴向加载装置加载座焊缝处利用因数达到1.1，该部位疲劳性能不能满足标准要求，建议对该部位结构进行改进.综上，有限元分析可以参与到工程设计中，并且可以为设计提出改进方案，不仅可以提高设计效率，且可以减少成本投入.参考文献：[1]晁代勇. 高速铁路轴承试验台设计研究[D]. 洛阳： 河南科技大学， 2011.[2]赵洪伦. 轨道车辆结构与设计[M]. 北京： 中国铁道出版社， 2009： 253268.[3]王勖成. 有限单元法[M]. 北京： 清华大学出版社， 2008.[4]BS EN 199319： 2005Eurocode 3： Design of steel structures：Part 19： Fatigue[S].[5]TB/T 机车车辆轴箱滚动轴承在轴承试验机上的热试验方法[S].[6]DIN EN 13104： 2013—03（E）Railway applicationswheel sets and bogiespowered axlesdesign method[S].[7]TB/T 车辆车轴设计与强度计算方法[S].（编辑于杰）
摘要：建立某新型高速铁路轴承综合试验台的参数化有限元模型，参照相关标准利用RADIOSS对其进行静强度和疲劳强度分析.该新型轴承试验台在静强度方面能够满足高速铁路轴承的试验要求；疲劳分析结果指出其前期设计中的薄弱位置.关键词：高速铁路； 有限元； 轴承试验台； 静强度； 疲劳强度中图分类号： U270.7； TH123.3文献标志码： B0引言高速铁路的快速发展是我国经济快速发展的必然要求.在铁路车辆中作为行走支撑部件的轴承，每年都有成万套损坏、更换，这种情况在高速铁路中尤为常见.轴承的精度、寿命和可靠性等对高速车辆的行驶性能和安全性起重要作用.为模拟高速铁路轴承在极限工况下的各项性能，目前，国内外正着手高速铁路轴承综合性能试验台的研制，其中，国外高速铁路试验台发展较快.例如，瑞典SKF研制的高速铁路轴承试验台，试验时速达到550 km，可以模拟转向架的动态载荷，并对轴承进行综合性能测试.[1]1计算对象简介计算所用的高速铁路轴承综合性能试验台能够满足350～500 km/h高速铁路轴承性能试验的需要，通过试验台能够模拟实际使用状况，进行不同工况条件下轴承的急加速试验和耐久性试验，并能记录轴承箱体温度和振动等多个重要技术参数，以分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性以及润滑油脂特性等，为改进轴承设计制造水平和优化润滑技术提供有效依据.该试验台由机械系统、液压伺服系统、电气系统、测控系统、润滑系统、监控系统和辅助设备等组成.试验台机械系统主要由构架、主轴组成、径向加载装置、轴向加载装置、径向加载调节装置和辅助工装等组成.试验台的机械结构见图1，并约定坐标系方向，见图2.结构的主要材料：主轴为LZW（50#车轴钢），支撑轴承座和试验轴承座为ZG310570，轴向加载装置拉杆为45#钢，其余结构材料选用Q345B.材料参数见表1.3有限元计算前处理软件采用HyperMesh，计算软件采用RADIOSS求解器，采用HyperView作为后处理软件进行应力云图的查看分析.质量单位为t，长度单位为mm，力单位为N，应力单位为MPa .3.1网格划分根据试验台的结构，构架采用壳单元模拟，单元大小约10 mm，厚度取设计值.轴向加载装置、支撑轴承座、试验轴承座及主轴采用实体单元模拟，单元大小约10 mm.整个模型单元共794 806个，节点838 916个.试验台有限元模型见图6，试验台中的径向加载装置、轴向加载装置及电机等部件采用质量单元模拟，通过耦合约束将质量单元与主结构连接在一起.主轴有限元模型见图7，螺栓连接处采用耦合约束进行简化，见图8.3.3静强度计算结果分析3.3.1试验台主结构的静强度计算结果试验台的静强度工况1和2的应力统计结果见表9，工况1应力云图见图9，工况2应力云图见图10.可知，各工况的应力均低于材料的许用应力，应力大的位置主要分布在电机座与构架连接处及支撑轴承座与构架连接处，最大值为82.54 MPa.4结束语通过对高速铁路轴承试验台有限元仿真分析，从静强度应力结果可以看出，该设计满足材料的屈服强度，而且具有较高的安全裕量.从疲劳强度结果可以看出，绝大部分机构满足疲劳强度要求，但轴向加载装置加载座焊缝处利用因数达到1.1，该部位疲劳性能不能满足标准要求，建议对该部位结构进行改进.综上，有限元分析可以参与到工程设计中，并且可以为设计提出改进方案，不仅可以提高设计效率，且可以减少成本投入.参考文献：[1]晁代勇. 高速铁路轴承试验台设计研究[D]. 洛阳： 河南科技大学， 2011.[2]赵洪伦. 轨道车辆结构与设计[M]. 北京： 中国铁道出版社， 2009： 253268.[3]王勖成. 有限单元法[M]. 北京： 清华大学出版社， 2008.[4]BS EN 199319： 2005Eurocode 3： Design of steel structures：Part 19： Fatigue[S].[5]TB/T 机车车辆轴箱滚动轴承在轴承试验机上的热试验方法[S].[6]DIN EN 13104： 2013—03（E）Railway applicationswheel sets and bogiespowered axlesdesign method[S].[7]TB/T 车辆车轴设计与强度计算方法[S].（编辑于杰）
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滚动轴承接触问题的有限元分析
摘 要：基于ANSYS有限元分析软件，建立了滚动轴承接触分析的三维有限元模型，分析得到了轴承滚动体的径向位移、滚动体与内外圈的接触应力云图，并将接触应力结果与Hertz理论计算的结果对比，计算两者的接近度，进
【题　名】滚动轴承接触问题的有限元分析
【作　者】马士 张进国
【机　构】哈尔滨工业大学（威海）机械工程系 威海264209
【刊　名】《机械设计与制造》2010年 第9期 8-9页　共2页
【关键词】ANSYS 滚动轴承 有限元 接触分析
【文　摘】基于ANSYS有限元分析软件，建立了滚动轴承接触分析的三维有限元模型，分析得到了轴承滚动体的径向位移、滚动体与内外圈的接触应力云图，并将接触应力结果与Hertz理论计算的结果对比，计算两者的接近度，进而说明该法分析的可行性，也为轴承的进一步研究提供了理论基础。
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上一篇：暂无球磨机半外圈滚动轴承接触问题的有限元分析
　　正在开矿、风力、建造、冶金等很多轻工业单位中，是宽泛采纳的粉磨设施。球磨机的轴承大都采纳一般滑行轴承，其缺欠是冲突屏障大、耗能多、轴衬易磨损胶合、保护用度高，因而骨碌轴承曾经变化最佳改良计划。同声为了俭省骨碌轴承造价与装置培修便当，可采纳半圆外圈的方式。而改良则需求对于半外圈骨碌轴承的接触应力及变外形态等作接触成绩无限元综合。构建轴承三维无限元模子后，对于无限元模子停止求解。综合打算后果标明，各骨碌体与里外圈接触处之接触压力正在全体模子上难以看透，依据各骨碌体与内圈接触处接触应力散布云图，承载区9个骨碌体中有5个骨碌体承载。依据无限元综合可经过最大应力图得接触应力的大小。使用保守实践打算办法与赫兹公式可知，接触压力最大值小于无限元综合后果，这次要是因为无限元综合中加载形式与实践有差异。实践负荷是轴的圆柱名义以面接触形式作用来内圈内名义上，而上述综合是将负荷集合作用来团结作用点的节点上。
　　依据无限元综合后果可知，对于重型骨碌轴承停止无限元综合，取部门幅度构建三维模子的办法是可行的。于是，用接触成绩无限元办法求解骨碌轴承的接触应力和变形，其后果较保守实践办法之赫兹解为小，其值远小于轴承钢之许用接触应力，注明轴承存正在剩余的承载威力。最初，半外圈骨碌轴承正在其外圈剖分处的体变形近于零，标明采纳半外圈没有致反应骨碌体颠簸运转。
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