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表面裂纹对铁路货车轴承性能的影响

潘琦  
【摘要】:滚动轴承是轴箱装置的重要组成部分,不但直接承受铁路货车的簧上重量,还要承受钢轨对车轮的横向、纵向冲击,所以轴箱轴承负荷很大,它的性能直接影响到整个铁路货车的运行情况。 作用在轴承上的载荷,仅在滚动体与滚道之间形成很小的接触区域,因此,在滚动体和滚道的接触表面上会产生很高的应力。长期处于这种工作状态下,在接触表面极易引起疲劳破坏。 由于疲劳或者安装、维护不当等原因使轴承表面产生裂纹时,将会加快轴承的损坏,直接影响轴承的使用寿命。为了研究缺陷对轴承的影响,本文对不含裂纹和含有裂纹的轴承进行计算分析,对结果进行比较。主要做的工作如下: 1.首先,对滚动轴承的理论进行研究。主要对滚动轴承的载荷分布、应力、应变计算方法进行理论分析;从断裂力学方面,分析裂纹前端的应力分布,对裂纹扩展进行研究,为有限元计算做铺垫。 2.用ANSYS软件建立滚柱轴承模型,计算轴承的应力强度,对滚子的应力、应变情况进行分析。通过与理论计算结果比较发现,随着载荷的增大边缘效应越来越明显。 3.在滚子接触表面端部上建立含有1mm、2mm、3mm裂纹的轴承模型,对模型进行强度计算,分析轴承的应力和应力强度因子。 4.比较含有裂纹和不含裂纹轴承的应力大小,发现,裂纹的存在使轴承中的应力更加集中;对应力强度因子进行分析,结果表明裂纹都有向深层扩展的趋势;随着裂纹长度的增长,裂纹最深处的应力强度因子增大 5.最后计算临界裂尺寸,结果显示当轴承中存在裂纹时,随着载荷的增大裂纹的临界尺寸迅速减小。


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