寶石軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計與儲能飛輪本體強度分析.pdf

1、寶石軸承因其結(jié)構(gòu)簡單、壽命高、成本低等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于儀器儀表行業(yè)。本課題研究的樞軸寶石軸承用于高速離心機的下支承點。因樞軸不允許頻繁更換的工作要求，如何改善軸與軸承的工作狀態(tài)，提高其壽命便成為迫切需要解決的問題。
　　針對傳統(tǒng)的寶石軸承結(jié)構(gòu)中的磨粒二次磨損問題，本文提出了球頭半徑大于球座半徑的改進方案。但這種結(jié)構(gòu)也帶來了應(yīng)力集中的新問題。針對這一新問題，在此基礎(chǔ)上，再對球頭進一步改進，演化為雙弧面結(jié)構(gòu)。另外，本課題中還研究了橢球

2、的球頭形狀。
　　利用有限元法，采用大型通用有限元分析軟件ANSYS計算上述結(jié)構(gòu)的寶石軸承的接觸應(yīng)力，用合理的邊界條件描述樞軸的工作狀態(tài)，并以一定的步長變化球頭的尺寸，得到不同尺寸配合下的應(yīng)力曲線，分析得出，雙弧面結(jié)構(gòu)能大大減小接觸應(yīng)力，并能顯著改善球頭的摩擦磨損狀態(tài)，為最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
　　儲能飛輪作為一種簡易而高效的輔助動力源，因其可以很方便地回收和釋放能量而成為能量存儲轉(zhuǎn)換的新技術(shù)，在交通運載工具上得到越來越廣泛的利用。飛輪

3、轉(zhuǎn)子和主軸之間采用過盈配合。為保證飛輪在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)不致于松脫，裝配后的應(yīng)力值又在許用范圍之內(nèi)，就要確定一合理的過盈量。由于飛輪轉(zhuǎn)速很高，我們需要校驗飛輪的強度是否符合要求，輪體是否產(chǎn)生斷裂。
　　本課題根據(jù)彈性力學(xué)相關(guān)知識，計算飛輪高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下符合要求的過盈量，其次，在ANSYS分析軟件中建立模型，施加合理的邊界條件，計算飛輪工作時的各向應(yīng)力大小，校核飛輪的強度，得出飛輪轉(zhuǎn)子仍處于線彈性范圍，未發(fā)生塑性變形。
　　寶石軸