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高铁轴箱轴承摩擦性能及温度分布研究
| 论文题名： | 高铁轴箱轴承摩擦性能及温度分布研究 |
| 关键词： | 高铁列车;轴箱轴承;摩擦性能;温度分布;热网络模型 |
| 摘要： | 作为高铁列车行走部的关键部件，高铁轴箱轴承的摩擦性能与温度分布情况影响着列车的运行状态和行车安全，列车最常见的故障如热轴、燃轴等均与摩擦及热密切相关。以往针对轴箱轴承摩擦性能及温度分布的研究主要基于理论研究和试验两种方法，传统的理论研究并不完全适用，且未考虑轴箱轴承的结构及工况特殊性；而试验研究成本高昂，且无法分析摩擦及温升的机理及各参数指标对其的影响规律。 针对上述问题，本文对高铁轴箱轴承进行了摩擦性能及温度分布研究，建立了轴箱轴承摩擦性能理论分析模型和热网络分析模型；并且利用高铁轴承热试验对理论模型的准确性进行了验证；最后基于这两种模型及实际工程算例，对轴箱轴承摩擦性能和温度分布进行影响因素分析。论文的主要研究工作如下： （1）基于拟静力学理论和弹流润滑理论的轴箱轴承摩擦性能分析模型的建立，包括轴承载荷分布分析、滚子-滚道/挡边接触力学分析、滚子-滚道/挡边润滑状态判断、滚子-滚道/挡边摩擦力分布、轴承整体摩擦力矩计算。 （2）基于传热学理论的轴箱轴承热网络分析模型的建立，包括轴承热源计算、轴承系统热阻抗计算、热网络节点划分、热网络模型建立与求解。 （3）轴箱轴承温升试验研究； （4）轴箱轴承摩擦力矩影响因素分析； （5）轴箱轴承温度分布影响因素分析。 论文所得的主要结论如下： （1）建立了高铁轴箱轴承摩擦性能分析模型和热网络分析模型，给出了一种求解轴箱轴承内部载荷分布、接触应力分布、摩擦力与摩擦力矩分布及温度分布的数值解法，经过试验验证，试验值与理论值相差在20%以内，验证了理论分析模型的准确性。 （2）从摩擦学角度，为轴箱轴承的结构设计及应用选型提供依据，包括：载荷增加会增大摩擦力矩，且径向载荷效果更显著；行车速度区间中，随着车速增加，轴承摩擦力矩先减小后增大；外圈接触角增大时，轴承摩擦力矩随之显著降低，而内圈接触角和挡边锥度角对摩擦力矩的影响不大；合理的润滑参数选择能大幅降低摩擦力矩等。 （3）从温度分布角度，为轴箱轴承的温度监测及故障预测提供了理论依据，包括：轴箱轴承整体呈上高下低的温度分布趋势；轴箱系统中滚子-内滚道接触处温度值最高；径向载荷的增加会加大轴承各部分的温差，而轴向载荷增大会使温度分布更加均匀；列车速度的增加会使轴承温度上升但不会改变温度分布的趋势等。 |
| 作者： | 李铎 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 孙伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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