港口起重机回转支承轮齿与法兰分析

2018/8/19
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1. 回转支承的疲劳计算
1.3 回转支承寿命计算载荷谱
门机的回转工作范围荷载作用频数的设定:
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1. 回转支承的疲劳计算
1.3 回转支承寿命计算载荷谱
按工作级别A8，设定可能出现的各循环事件及各自的设计循环次数
式中： T —小齿轮传递的转矩（N.m） ；
d —齿轮分度圆直径（m） ；
（1-3）
。 —分度圆压力角（°）
载荷作用角 F = tan 1 -

2Z
-inv
（1-4）
式中： 1 —小齿轮齿顶圆压力角（°） ；
1 = cos-1
Z cos * Z +2ha
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1. 回转支承的疲劳计算
1.4 回转支承有限元疲劳分析
根据金属结构疲劳分析理论与分析计算过程，利用有限元软件 中的疲劳分析功能对外滚座结构中疲劳危险位置点的疲劳分析，得 到了回转支承在起重机设定工作载荷谱作用下滚座结构中疲劳分析 点的累积损伤率(即耗损系数)及既定载荷谱下回转支承允许经历的 最大循环次数，为回转支承选型计算中针对回转支承的寿命校核提 供了更加准确的依据和指导作用。
位为m，划分网格的三齿有限元模型如图1-2。
图1-1 轮齿三维模型
图1-2 三齿有限元模型 港口物流技术与装备教育部工程研究中心
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2源自文库回转支承轮齿断齿分析
2.3 轮齿有限元分析 考虑单齿啮合，不考虑摩擦力的影响，齿根应力计算 简图如图1-3所示。 2T
法向载荷
Fn = d cos
S F min —最小安全系数值。
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2.回转支承轮齿断齿分析
2.3 轮齿有限元分析 在solidworks软件中建立回转支承轮齿的三维模型，将其 导入ANSYS软件中，轮齿三维模型如图1-1所示。有限元分
析时，选择三齿模型。轮齿单元选取SOLID95单元，模型单
2.2 静强度齿根弯曲应力 （2）静强度许用齿根弯曲应力
FPst F limYST YNT
S F min YrelT
（1-2）
式中： F lim —弯曲疲劳极限应力（ N / m m2 ） ；
YST —试验齿轮的应力修正系数； YNT —弯曲强度的寿命系数；
YrelT —相对齿根圆角敏感系数；
1.2 回转支承寿命计算
计算公式：
L f ( f e ) 30000
式中：
Lf —回转支承360°回转时的使用寿命；
fe —回转支承寿命载荷系数：
ε
—寿命指数，球轴承取ε =3，滚动轴承ε =10/3。
回转支承的选型寿命计算是依据回转支承在带载回转运行360° 为整圈作为循环的基本单位，连续运行30000个工作循环的试验工况 下，统计样品所能承受的最大负载而作出的。
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1. 回转支承的疲劳计算
1.2 回转支承寿命计算
港口起重机在实际回转工作循环中，回转支承并没有作全回转运动，大 多数情况下与上部回转结构固定连接的运行滚道仅会随回转结构在回转圆周 的部分区域中运动。同时，港口起重机的回转支承在工作循环中，所受的载 荷也比较复杂，并非曲线试验中固定的载荷工况所能模拟的。常规寿命校核 计算中将动态承载曲线用于将应对复杂工况的港口起重机回转支承的寿命校 核，并没有对港口起重机中回转支承使用情况的特殊性加以考虑，所以计算 结果也缺乏实用性，使得寿命校核并没有起到实质性的作用。
号。
承载能力曲线一般有两条，一条为极限静载曲线，一 条为疲劳寿命曲线。极限静载曲线用于初步选型，疲劳寿
命曲线用于校核。
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1. 回转支承的疲劳计算
1.1 回转支承承载能力曲线
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1. 回转支承的疲劳计算
Z —小齿轮齿数；
图1-3 齿根应力计算图
* —齿顶高系数。 ha
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Fn cos F
2.回转支承轮齿断齿分析
2.3 轮齿有限元分析 有限元计算结果如图1-4所示，齿根最大弯曲应力最大
图1-4 齿根弯曲应力云图
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2.回转支承轮齿断齿分析
2.2 静强度齿根弯曲应力 （1）静强度最大齿根弯曲应力
Fst KV K F K F
式中： K V —动载系数；
Fcal YF YS Y Y bmn
（1-1）
KF —弯曲强度计算的齿向载荷分布系数；
港口起重机回转支承轮 齿与法兰分析
武汉理工大学物流工程学院 港口物流技术与装备教育部 工程研究中心 胡吉全
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内容简介
一
回转支承疲劳强度计算
回转支承轮齿断齿分析 回转支承法兰变形分析
二
三
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1. 回转支承的疲劳计算
1.1 回转支承承载能力曲线 回转支承承载能力曲线图是由轴承制造厂家提供的， 设计时根据以上计算载荷对照相应的轴承曲线确定轴承型
； mn —法向模数（mm）
； K F —齿间载荷分布系数； Fcal —计算切向力（N）
b —工作齿宽（mm） ；
YF —齿形系数；
YS —应力修正系数；
Y —弯曲强度计算的重合度系数；
Y —弯曲强度计算的螺旋角系数。
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2.回转支承轮齿断齿分析
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2.回转支承轮齿断齿分析
2.1 齿轮断齿形式
轮齿受力后，在齿根部产生的弯曲应力很大，且在齿根过渡圆角处 有应力集中，由于轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限，在齿根圆角
处将产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展，造成弯曲疲劳折断。过载折断通常
是由于受到短时过载或冲击载荷或轮齿磨薄，是轮齿应力超过其极限应 力所造成的。