轴承散热开题报告

滚动轴承散热研究

河南科技大学硕士学位论文

开 题 报 告

题 目： 高铁轴承试验机陪试轴承散热分析

年 级： 姓 名： 研 究 方 向： 指 导 教 师： 专 业：

研 究 生 处 制

2011年10月25日

滚动轴承散热研究

说 明

1、研究生在导师指导下，硕士论文的开题报告应在第2学期末或第3学期初完成。

2、研究生通过系统地查阅国内外文献资料，在进行实地调查研究的基础上，详细认真的填写报告内容。

3、报告需在开题报告会议上宣读，广泛听取意见，并进行修改，经开题报告评审组同意，学院主管院长批准后方可执行。

4、报告一式三份，应与第2学期末或第3学期初填写完毕，分别交教研室（研究室）、学院、研究生处各一份存查，并作为检查报告执行情况的依据。

5、本报告存入研究生技术档案，是学位评定材料之一，要求用钢笔填写或以A4纸打印，字迹清楚，如栏内填写不下，可另加附页。

滚动轴承散热研究

研究题目：高铁轴承试验机陪试轴承散热分析 课题来源：国家 863 计划 高铁轴承防粉尘密封性能试验台性能分析及仿真 选题依据(选题的理论意义和实用价值，国内外研究动向及进展): 轴承试验是轴承设计、 制造过程中一个不可缺少的重要的验证过程， 在轴承 试验机上可以按照轴承的实际安装工况、实际运行状态，即轴承的转速、轴向载 荷、径向载荷以及环境温度、润滑状态等按实际工况给定进行运转，达到预定寿 命或到轴承失效。 高铁轴承试验机陪试轴承作为高铁轴承试验的一部分， 采用圆锥滚子轴承的 结构类型，其运行工况具有高速重载的特征。在其运行过程中，轴承内部会产生 大量的热需要及时散发出去，本课题就是基于圆锥滚子轴承散热问题进行的研 究。 滚动轴承的温升及温度分布状态直接影响着主轴—轴承系统的工作性能和 使用寿命。滚动轴承转速及载荷的不断提高，则会导致轴承摩擦生热急剧增加， 如果热量得不到及时有效地散发， 轴承内部的温度将会异常升高。 温度过高则会 导致轴承内部零件表面灼伤甚至相互胶合、咬死而早期报废，后果十分严重。因 此， 随着主轴一轴承系统转速及载荷的不断提高， 滚动轴承的散热问题已经成为 需要亟待解决的问题。 滚动轴承的散热冷却， 一般分为内、 外循环的两种方式， 内循环为常规结构， 国内较多采用； 外循环冷却方式的油槽内部结构简单， 能有效降低油的搅拌损耗， 油可直接进入油冷却器并充分进行热交换， 另外， 可根据需要选择油冷却器的数 量， 而不受油槽尺寸的限制。这种方式还可以简化轴承油槽的结构，给制造

和 安装带来了方便。 轴承外圈油槽采用环形结构， 环形通道内的流动与换热是近年来出现的一个 比较新的研究领域。 国外对该方面的研究相对较多， 开始于上世纪六、 七十年代， 而且最早是从研究环形管内的单相流动开始的。 早期的研究者多采用实验方法进 行研究，且大部分局限于介质为空气，环形间隙较小的环形管道。 Quarmby 以雷诺数为变量对环形通道内的热流进行了分析，结果给出了摩擦 阻力系数，内壁和外壁附近的速度处理方法以及轴向速度达到最大时的位置。 Gunn 等和 Sadatomi 等人采用实验研究表明，环形通道内的紊流摩擦阻力系2

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数与内外径的比值是关系的，且随着内外径比值的增大而增大，但 Brighton 等 人得出的结论却是紊流摩擦系数与内外径比值无关。 Harris 曾提出用平板在层流中的散热系数来考虑轴承与接触油之间的热传 递。 从前人的研究成果可以确定的是， 影响环形通道内对流换热特性的主要因素 有以下几个方面：第一是边界条件，即内外壁面的加热情况，是单内侧加热，单 外侧加热还是双侧同时加热， 是等温加热还是定热流加热； 第二是通道的几何尺 寸对其的影响， 如通道的高宽比等。 此外通道内介质的物性， 如密度、 导热系数、 粘性系数以及 Pr 数等对流动和换热也会产生一定的影响。 借助以上分析， 本课题准备从理论数值计算和实验模拟分析两方面入手， 探 讨轴承系统散热问题：(1)建立圆锥滚子轴承的数值传热计算模型，分析轴承 外圈流场的温度分布状况；(2)建立流场的有限元模型，研究轴承在不同介质 及流速参数下的散热情况；(3)建立模拟流场试验台，验证分析不同流速下的 流场温度分布状况。

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课题研究内容： 本课题以高铁轴承试验机陪试圆锥滚子轴承为研究对象， 为了提高轴承的散 热性能，进行如下内容的研究： 1. 建立圆锥滚子轴承的数值传热计算模型，分析轴承外圈流场的温度分布状 况； (1)以流体低雷诺数的层流状态为基础，建立数值计算模型。 (2) 流场与轴承外圈的对流换热为强制对流换热，数值计算中要考虑入口段 和充分发展段。 (3)结合边界条件，求得流场无量纲温度梯度数 Nu。 2. 建立流场的有限元模型，研究轴承在不同介质及流速参数下的散热情况； (1) 根据对流及传导散热问题在有限元中的应用，建立流场的有限元模型进 行分析; (2) 利用有限元分析技术，考虑边界条件 …… 此处隐藏：4512字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……