基于LS-DYNA研究铁路货车缺陷轴承振动特性

摘要

在全球“货运重载，客运高速”主题的推动下，我国铁路运输也积极向着高速重载方向发展，在确保高速重载的前提下，铁路列车结构强度的可靠性与安全性成为其发展的关键因素。轴承作为铁路车辆行走的最关键部件之一，其状况的好坏直接影响着车辆的行车安全。由于轴承寿命的离散性太大，按照其设计寿命对轴承进行定期检修保养不仅会造成对材料的浪费，同时也不能确保行车安全性。因此对轴承进行动力学及结构分析，分析其在不同状态及工况下的受力情况，从内外因寻找其故障机理，建立一种对设备状态进行检测与诊断的系统，用此来代替定期维修就显得十分重要了。
　　本文仿真采用的是353130B型双列圆锥滚子轴承，其优点在于既能承受较大的轴向荷载，又能承受径向重载的作用，同时其双列组合能确保承受双向轴向荷载的作用，因此被广泛的应用于重载高速货车上。本文首先对正常情况下353130B型轴承进行了动力学仿真，分析了其运行过程中各元件的应力分布情况、位移和速度的变化趋势，然后在正常轴承的基础上分别在滚子、内圈和外圈上引入点蚀缺陷，对点蚀缺陷状态下的轴承进行动力学仿真分析，分析点蚀故障下各元件的应力分布情况及其振动情况，最后运用时域方法对振动信号进行分析，提取了轴承点蚀故障振动特征。
　　仿真的结果表明：圆锥滚子轴承运行过程中，最大应力出现在承载区域滚子和内外圈滚道接触的区域，点蚀故障的出现会大大增加轴承元件的应力水平和应力波动，而应力波动是引起轴承振动的主要原因，因此点蚀故障的出现对轴承振动的影响很大，当点蚀故障出现在滚子、内圈和外圈上时，其对轴承振动的影响程度是不一样的，滚动体上现点蚀故障对振动影响最大，其次是内圈点蚀故障，外圈点蚀故障对振动的影响最小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号说明

第一章 绪论

1 .1 本课题研究的意义

1 .2 圆锥滚子轴承研究现状

1 .3 有限元显示动力学分析概述

1 .4 本论文主要研究内容及章节安排

第二章 滚子轴承简介及其基本理论

2 .1 滚子轴承的组成及其工作原理

2 .2 径向荷载下轴承内力分布

2 .3 轴承内部元件运动关系

2 .4 滚子轴承接触力学

2.5 LS-DYNA显式动力学算法

2 .6 圆锥滚子轴承的振动机理

2 .7 轴承振动信号的分析方法

2 .8 本章小结

第三章 正常滚子轴承动力学分析

3 . 1 正常轴承353 13 0B模型的建立

3 . 2 正常轴承353 13 0B显示动力学结果分析

3 .3 本章小结

第四章 缺陷滚子轴承动力学分析

4 .1 轴承滚子故障动力学仿真

4 .2 内圈故障轴承动力学仿真

4 .3 外圈故障轴承动力学仿真

4 .4 点蚀缺陷对内圈大挡边的影响

4 .5 本章小结

第五章 轴承振动信号处理

5 .1 滚子轴承加速度时程变化分析

5 .2 本章小结

第六章 结论与展望

6 .1 本文主要结论

6 .2 下步工作展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢