轧机轴承座接触应力有限元分析及承载能力研究

摘要

轧辊轴承是轧钢机工作机座中的重要部件,轴承座的尺寸对整个轧机的结构尺寸有着十分重要的影响。目前轴承座孔的承载厚度均由经验法确定,为了得到更准确的结果,本选题针对包头友谊轧钢厂的850开坯机,根据开坯机力能参数,以现有滑动轴承座为原始模型,运用ANSYS软件,对轴承座进行弹性接触有限元分析计算,得出轴承座及轴承各部分接触应力分布情况、应力集中等结果,对轴承座进行承载能力研究。为了得到较精确的结果,所用有限元模型可由多个独立模型组成：轴承座、轴承、轴承瓦等,同时考虑对轴承载荷分布有重要影响的轴承径向游隙因素。 此外,还通过改变轴承座孔的承载厚度值,对其分别进行了模拟分析计算,从接触应力分布情况的改变,得到了轴承座上接触应力随轴承座承载厚度变化的规律,在考虑安全系数及轴承变形等因素的情况下,选取轴承座孔可行承载厚度值。 本文对改造后的轧机轴承座的承载能力从理论上进行了研究,从而可确认改造后的滑动轴承能否满足轧机承载能力及轴承座的装配要求,也可使研究结果对现场设备使用情况具有一定的指导意义。

目录

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第1章绪论

1.1概述

1.2轧机轴承

1.2.1轧机轴承的工作特点

1.2.2轧机轴承的类型

1.3接触问题有限元分析国内外研究现状

1.4本课题的意义和研究方法

1.4.1本课题的意义

1.4.2本课题的研究方法

1.5本课题的主要研究内容

第2章弹性接触问题的理论基础

2.1接触问题的基础

2.1.1接触问题的分类

2.1.2弹性接触问题的基本方程

2.2经典Hertz弹性接触理论

2.3弹性物体的非Hertz接触问题

2.4本章小结

第3章基于ANSYS的接触问题有限元分析

3.1接触问题

3.2接触问题的有限元法

3.3接触问题难点及分类

3.4接触问题有限元分析工具-ANSYS

3.4.1 ANSYS的技术特点

3.4.2 ANSYS处理接触问题的类型

3.5处理接触问题的基本方法

3.5.1单元选择

3.5.2接触点对的搜寻

3.5.3网格划分

3.5.4摩擦模型的规则化

3.6基于ANSYS的面-面接触分析

3.6.1面-面接触分析

3.6.2实常数和单元关键字的设置

3.7本章小结

第4章分析模型的建立及有限元计算结果

4.1轧机相关参数条件

4.2轧辊结构

4.3模拟过程关键问题的处理

4.3.1单元数量

4.3.2材料模型的意义

4.3.3步长增量的选择

4.3.4载荷和约束的施加

4.4轴承座接触分析

4.4.1建立有限元模型，并划分网格

4.4.2定义接触对

4.4.3设置实常数和单元关键字

4.4.4给变形体单元加必要的边界条件

4.4.5定义求解和载荷步选项

4.5模拟计算结果及分析

4.6本章小结

第5章对不同承载厚度模拟结果及比较分析

5.1对不同承载厚度轴承座模拟分析

5.2可行承载厚度值的选取

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢