基于ANSYS的起重机回转支承接触问题的有限元分析

摘要

回转支承是一种特殊的大型轴承，由于能够承受综合载荷的作用，被广泛地应用于工程机械等领域，是工程机械的关键部件之一。回转支承是依靠滚动体与内、外圈的滚动接触来支撑转动部件并传递力和运动的，因此，接触问题是研究回转支承的基础，直接影响着回转支承的承载能力和使用寿命。接触问题是一种高度非线性问题，本文利用有限元法对回转支承的接触问题进行了分析，其具体内容和结果如下：
　　 论文首先总结了国内外回转支承的发展概况和接触问题有限元分析的研究现状，对回转支承的接触问题以及有限元法进行了全面的介绍，并提出了分析回转支承接触问题的有限元方法。
　　 其次以QY25型汽车起重机的回转支承为例，通过起重机各种不同的作业工况来分析回转支承的受力情况，得出起重机工作时的工作幅度和起重载荷对回转支承的受力影响较大。并运用赫兹接触理论计算了某一工况下回转支承的滚动体与内、外圈的最大接触应力与接触椭圆的大小，为后文进行有限元分析时确定接触区域单元尺寸的大小和接触对的创建提供理论依据。
　　 最后运用ANSYS有限元分析软件对QY25型汽车起重机的回转支承进行了接触分析，并将有限元分析结果与赫兹接触理论计算结果的进行比较，进一步验证了三维接触模型的网格划分、接触算法及边界条件等的正确性，同时还对两种结果进行了误差分析，结果表明采用数值法(有限元分析)求解接触问题更加方便、直观、准确。并在此基础上分析了椭圆形滚道回转支承滚动体与内、外圈的接触情况，通过同种工况下两种类型滚道的接触应力的对比分析，得出椭圆形滚道回转支承的承载能力比圆形滚道回转支承的承载能力要高。