高速小型复合分子泵混合陶瓷球轴承热分析研究

摘要

高速小型复合分子泵是众多分析测试仪器的关键部件，是科学仪器清洁超高真空环境的重要解决途径。高速小型复合分子泵中使用的滚动轴承为混合陶瓷球轴承。轴承由于摩擦力矩会产生热量，如果热量不能及时散发，易使轴承失效，使分子泵不能正常工作。因此，对轴承进行热分析研究具有重要的意义。
　　本文以高速小型复合分子泵中使用的混合陶瓷球轴承为研究对象，主要完成以下四个方面的工作：
　　（1）基于弹性接触理论，运用赫兹理论计算了轴承的接触应力和接触变形，并运用了有限元分析软件 ANSYS Workbench对混合陶瓷球轴承进行接触应力和接触变形的仿真计算，并对结果进行对比分析。
　　（2）选取适当的轴承发热量计算模型，对轴承发热量进行计算，并利用有限元软件ANSYS Workbench对轴承稳态温度场进行仿真分析，得到轴承的稳态温度场分布。
　　（3）利用有限元分析软件ANSYS Workbench完成了对轴承热-结构耦合仿真分析。
　　（4）在课题组搭建的微小型高速深沟球轴承疲劳试验机上，完成了温度传感器的设计安装，实时监测轴承工作过程中的温度，获得轴承工作状况下的温度。将测得的轴承的温度数据与ANSYS Workbench温度场仿真计算结果对比，结果具有一致性。

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1 绪论

1.1论文选题来源

1.2论文选题背景

1.3国内外发展状况

1.4混合陶瓷球轴承热分析的意义

1.5本文研究的内容

2 轴承的承载和静力学分析

2.1 引言

2.2轴承接触问题的基本理论

2.3静力学有限元仿真分析过程

2.4 结果分析

3 轴承的温度场求解

3.1 引言

3.2轴承发热量计算模型

3.3轴承发热量计算

3.4对流换热系数计算模型

3.5轴承温度场有限元仿真

3.6不同转速对轴承温度的影响

3.7结论

4 轴承热-结构耦合分析

4.1引言

4.2热-结构耦合分析仿真过程

4.3热-结构耦合分析仿真结果

4.4结论

5 轴承运行发热实验

5.1 引言

5.2 微小型高速深沟球轴承疲劳试验机

5.3温度传感器的选择与安装

5.4轴承温度试验

6 结论与展望

6.1 论文结论

6.2 论文展望

致谢

攻读硕士学位论文期间发表的学术论文及研究成果

参考文献