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高速刀柄—刀具系统动力学建模及其仿真方法研究
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作者 杨劲威 沈春根 +1 位作者 戴欣雨 潘云龙 《工具技术》 北大核心 2025年第8期99-104,共6页
提出一种结合二维耦合三维循环对称模型的新型仿真方法来分析高速机床主轴—轴承—刀具系统的动力学特性。该方法基于有限元法,集成二维傅里叶多谐波与三维循环对称建模技术,实现对机夹立铣刀系统动态响应的精确预测。研究表明,该方法... 提出一种结合二维耦合三维循环对称模型的新型仿真方法来分析高速机床主轴—轴承—刀具系统的动力学特性。该方法基于有限元法,集成二维傅里叶多谐波与三维循环对称建模技术,实现对机夹立铣刀系统动态响应的精确预测。研究表明,该方法不仅显著提高系统动力学特性的计算效率,还为系统设计与故障诊断提供有效的理论支持。通过对刀柄与刀杆接触面的详细分析,验证该方法的实用性与可靠性。模拟分析表明,该方法在处理复杂模型时能够显著提升计算效率和结果的可靠性。 展开更多
关键词 主轴—轴承—刀具系统 有限元法 转子动力学 三维循环对称建模 动态特性
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惯性摩擦焊主轴轴向闭式静压轴承瞬态润滑性能
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作者 代瑞春 贾文涛 +3 位作者 高大伟 耿振坤 杨欣逸 于晓东 《林业机械与木工设备》 2025年第3期101-105,110,共6页
针对航空发动机某部件高质量制造,惯性摩擦焊机主轴系统采用轴向闭式静压轴承创新型结构,建立惯性摩擦焊机主轴回转速度在轴向顶锻力作用下衰减的数学模型。建立并确定静压轴承间隙油膜三维模型及边界条件,利用计算流体力学CFD(Computat... 针对航空发动机某部件高质量制造,惯性摩擦焊机主轴系统采用轴向闭式静压轴承创新型结构,建立惯性摩擦焊机主轴回转速度在轴向顶锻力作用下衰减的数学模型。建立并确定静压轴承间隙油膜三维模型及边界条件,利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamic)原理,应用动网格技术、两相流模型和Fluent仿真软件,探讨在惯性摩擦焊机承受顶锻力时,静压轴承工作全过程摩擦特性,即油膜的压力状况和温度分布情况。结果表明:承载侧油膜压力在非平衡状态时,随着承载油膜间隙厚度减小先增大后趋于稳定,承载侧油膜温升随着承载油膜间隙厚度减小而快速上升而后缓慢增长,在旋转停止时最高。背压侧油膜压力在非平衡状态时,随着背压侧油膜间隙厚度增大而减小,最终位置保持油膜压力相对稳定,背压侧油膜温升很低可以忽略。 展开更多
关键词 瞬态润滑性能 闭式静压轴承 主轴系统 惯性摩擦焊装备 航空发动机
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机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究 被引量:24
3
作者 田久良 洪军 +2 位作者 朱永生 李小虎 郭俊康 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期63-68,共6页
为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones... 为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化,建立了一种主轴-轴承系统的热-力耦合模型,该模型包括了主轴转子和轴承模型.采用有限元法得到主轴转子模型,该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应.通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型,它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化.理论仿真结果表明:轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大,而对于背靠背的轴承配置形式,热诱导预紧力会导致轴承刚度减小.此外,主轴离心效应比轴承的刚度软化对主轴-轴承系统动态特性的影响更明显. 展开更多
关键词 主轴-轴承系统 热-力耦合模型 动态性能
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航空发动机主轴-轴承系统温度场分析 被引量:9
4
作者 郑学普 周彦伟 +3 位作者 邓四二 杨海生 孟瑾 杜辉 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第1期30-33,共4页
在对航空发动机主轴-轴承系统热力学分析基础上,对主轴-轴承系统的发热、传导、对流、辐射等进行了分析,利用热路网络热流量平衡原理,建立了相应的热平衡方程组,并用数值分析方法对系统温度场进行了数值求解。实例计算和试验测试结果对... 在对航空发动机主轴-轴承系统热力学分析基础上,对主轴-轴承系统的发热、传导、对流、辐射等进行了分析,利用热路网络热流量平衡原理,建立了相应的热平衡方程组,并用数值分析方法对系统温度场进行了数值求解。实例计算和试验测试结果对比分析表明:所选节点温度的计算值和实测值之间相差不足1.2%,反映出本文建立的航空发动机主轴-轴承系统温度场计算数学模型具有很高的精确度,完全适用于一般的主轴-轴承系统温度场理论计算与分析。 展开更多
关键词 航空发动机 主轴-轴承系统 温度场 热分析
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高速电主轴球轴承——转子系统动力学性能分析 被引量:15
5
作者 李松生 张钢 +3 位作者 陈晓阳 杨柳欣 陈长江 赵志峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第12期1447-1450,1470,共5页
结合高速电主轴的结构特征,论述了球轴承支承的高速电主轴转子系统动力学性能的基本规律和一般特点,在分析角接触球轴承高速时动刚度的基础上,应用有限元法,建立了高速电主轴球轴承———转子系统动力学的分析模型和数值计算方法,并结... 结合高速电主轴的结构特征,论述了球轴承支承的高速电主轴转子系统动力学性能的基本规律和一般特点,在分析角接触球轴承高速时动刚度的基础上,应用有限元法,建立了高速电主轴球轴承———转子系统动力学的分析模型和数值计算方法,并结合具体算例,分析了有关球轴承内部结构、外部工况条件以及转子系统结构等方面的参数对电主轴转子系统动力学性能的影响,并得出相关结论。 展开更多
关键词 高速电主轴 角接触球轴承 转子系统动力学 动刚度 有限元法
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流体动压轴承主轴系统的动态特性实验研究 被引量:6
6
作者 邹茜 孟永钢 +1 位作者 温诗铸 绀野大介 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期210-213,共4页
选用螺旋槽轴承代替球轴承 ,建立了螺旋槽轴承主轴系统模拟试验台 ,研究了螺旋槽轴承主轴系统的动态特性 ,并考察了载荷、速度、轴承间隙以及润滑剂等对其动态特性的影响 .结果表明 :随着转速提高 ,螺旋槽轴承主轴系统的径向和轴向不可... 选用螺旋槽轴承代替球轴承 ,建立了螺旋槽轴承主轴系统模拟试验台 ,研究了螺旋槽轴承主轴系统的动态特性 ,并考察了载荷、速度、轴承间隙以及润滑剂等对其动态特性的影响 .结果表明 :随着转速提高 ,螺旋槽轴承主轴系统的径向和轴向不可重复误差 ( N RRO)均减小 ;载荷对主轴的径向动态特性影响很小 ,但对其轴向动态特性影响较大 ,随着载荷增大 ,轴向 N RRO逐渐减小 ;主轴的径向和轴向 N RRO均随轴向间隙减小而减小 ;随着润滑剂粘度增大 ,主轴径向 NRRO逐渐减小 ,而轴向 NRRO受润滑剂的影响不明显 ;润滑剂粘度越大 。 展开更多
关键词 流体动压轴承 实验研究 硬盘驱动器主轴系统 螺旋槽轴承 动态特性
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高速状态下机床主轴/刀具联接系统变形的有限元分析 被引量:8
7
作者 王殿龙 李天华 康德纯 《工具技术》 北大核心 2003年第3期7-10,共4页
随着高速加工机床及新型刀具的开发取得重大进展 ,刀具 /主轴联接系统已成为高速加工系统中最薄弱的环节之一。本文采用有限元模拟分析方法 ,对比分析了标准 7:2 4锥度联接系统与HSK联接系统在高速状态下的变形情况 ,研究了在离心力作... 随着高速加工机床及新型刀具的开发取得重大进展 ,刀具 /主轴联接系统已成为高速加工系统中最薄弱的环节之一。本文采用有限元模拟分析方法 ,对比分析了标准 7:2 4锥度联接系统与HSK联接系统在高速状态下的变形情况 ,研究了在离心力作用下系统的膨胀变形对联接性能的影响。 展开更多
关键词 高速加工 机床 主轴/刀具联接系统 变形 有限元分析
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主轴系统混合磁悬浮轴承的设计 被引量:5
8
作者 曾励 黄民双 +1 位作者 魏伟 王晓青 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 1999年第2期10-12,共3页
介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理。导出了主轴系统混合磁悬浮轴承的悬浮合力,得到了它的最大承载力条件及其设计计算公式。建立了混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论,并在最后得出结论:永磁偏置混合磁悬浮轴承因无偏置... 介绍了永磁偏置的混合磁悬浮轴承的工作原理。导出了主轴系统混合磁悬浮轴承的悬浮合力,得到了它的最大承载力条件及其设计计算公式。建立了混合磁悬浮轴承结构参数的设计计算理论,并在最后得出结论:永磁偏置混合磁悬浮轴承因无偏置绕组而体积小、功耗低;增加永磁体内部磁动势,可增大轴承的刚度,提高其承载能力以及降低控制功耗。 展开更多
关键词 主轴系统 永磁偏置 混合磁悬浮轴承 机床
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基于离心力和陀螺力矩效应的“主轴-轴承”系统动力学特性研究 被引量:11
9
作者 胡腾 殷国富 孙明楠 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期100-108,共9页
研究"主轴-轴承"系统在高转速场中受离心力和陀螺力矩影响的动力学特性对于提高主轴系统运行稳定性有重要的作用。在扩展Harris滚动轴承非线性分析模型、建立滚动轴承耦合刚度矩阵的基础上,建立了一种综合考虑主轴离心力效应... 研究"主轴-轴承"系统在高转速场中受离心力和陀螺力矩影响的动力学特性对于提高主轴系统运行稳定性有重要的作用。在扩展Harris滚动轴承非线性分析模型、建立滚动轴承耦合刚度矩阵的基础上,建立了一种综合考虑主轴离心力效应和陀螺力矩效应的"主轴-轴承"系统动力学数字模型,并借助锤击模态实验验证了其准确性;分析论述了主轴离心力效应、主轴陀螺力矩效应及滚动轴承运行刚度对"主轴-轴承"系统在高转速场中的动力学特性的影响规律。通过模型分析计算表明:当轴承处于超轻预紧(EL)工况时,主轴的高速效应比轴承运行刚度对"主轴-轴承"系统动力学特性的影响更大,尤以主轴陀螺力矩效应的影响最为突出。 展开更多
关键词 高转速场 主轴-轴承系统 动力学特性 离心力 陀螺力矩 运行刚度
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高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油液压系统的开发 被引量:6
10
作者 吴怀超 付恒勋 +2 位作者 李建雄 张慧娟 王立坚 《液压与气动》 北大核心 2011年第5期42-44,共3页
介绍了普通轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油方式的特点,并对常用的普通动静压轴承的恒流量供油系统和恒压供油系统进行了详细的对比分析,在此基础上,设计了高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承的供油液压系统,结果表明,相较于常用的普通动... 介绍了普通轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油方式的特点,并对常用的普通动静压轴承的恒流量供油系统和恒压供油系统进行了详细的对比分析,在此基础上,设计了高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承的供油液压系统,结果表明,相较于常用的普通动静压轴承的恒压供油系统,高速动静压轴承的恒压供油系统的压力稳定性更好,压力调节更方便和可靠。 展开更多
关键词 高速轧辊磨床 主轴系统 动静压轴承 供油液压系统
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主轴-滚动轴承系统三种分岔形式 被引量:6
11
作者 高尚晗 龙新华 孟光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期59-64,共6页
为了深入探讨主轴-滚动轴承这种具有接触非光滑因素的系统的失稳机理和分岔的产生机制,建立了一个基于Hertz接触力模型的6自由度系统动力学微分方程,对主轴系统从稳定到失稳的机制和途径进行了研究,探讨在非平衡力作用下,具有负游隙的... 为了深入探讨主轴-滚动轴承这种具有接触非光滑因素的系统的失稳机理和分岔的产生机制,建立了一个基于Hertz接触力模型的6自由度系统动力学微分方程,对主轴系统从稳定到失稳的机制和途径进行了研究,探讨在非平衡力作用下,具有负游隙的机床主轴-滚动轴承系统的非线性动态特性。研究结果表明,如果轴承的内圈以很低的速度和滚子相接触,随控制参数频数比的变化,会产生擦边分岔。擦边分岔将导致系统响应从倍周期运动转迁为周期运动,从周期运动转迁为拟周期运动,从拟周期运动转迁到混沌。此外,倍周期分岔及环面倍化分岔也是使得主轴系统运动演化为混沌的重要形式。以上研究结果加深了我们对主轴-滚动轴承系统中混沌演化形式的理解,并丰富了机床主轴非线性动态理论的研究和应用。 展开更多
关键词 主轴-滚动轴承系统 擦边分岔 倍化分岔 环面倍化
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精密离心机静压气体轴承主轴系统的稳定性分析 被引量:4
12
作者 李树森 刘暾 李群霞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第17期1451-1453,共3页
惯性导航用精密离心机静压气体轴承主轴系统的运动稳定性是保障其标定加速度计精度的重要前提 ,直接关系到整个机组的安全性与可靠性。将静压气体轴承等效为弹性支承 ,使轴承的刚度以显函数出现 ,对主轴的稳定性进行了分析 ,确定了轴系... 惯性导航用精密离心机静压气体轴承主轴系统的运动稳定性是保障其标定加速度计精度的重要前提 ,直接关系到整个机组的安全性与可靠性。将静压气体轴承等效为弹性支承 ,使轴承的刚度以显函数出现 ,对主轴的稳定性进行了分析 ,确定了轴系运动的稳定性条件。通过数值仿真 ,得到了稳定性区域。分析了转速、支承刚度和转动惯量对轴系运动稳定性的影响 。 展开更多
关键词 精密离心机 静压气体轴承 主轴系统 稳定性
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高速机床主轴及刀具夹持系统的特性与分析 被引量:2
13
作者 吴隆 李力 +2 位作者 陈剑飞 王新杰 姚二民 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 1996年第9期43-45,47,共4页
本文介绍了高速机床的高速电机主轴、高速磁力轴承主轴以及刀具夹持系统,并对其特性及存在的问题进行了分析。
关键词 机床 主轴 刀具 夹持系统
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高速电主轴转子—轴承系统动态特性分析 被引量:10
14
作者 孟德浩 龙新华 孟光 《噪声与振动控制》 CSCD 2012年第2期7-12,共6页
基于滚动轴承受力分析的拟静力学模型,通过变换求解变量,提出以接触角作为初始变量求解轴承动态特性方程组的简化求解方法和电主轴轴承对转子的支撑刚度,分析影响轴承支撑刚度的内外部因素。建立电主轴转子―轴承系统的简化模型,在考虑... 基于滚动轴承受力分析的拟静力学模型,通过变换求解变量,提出以接触角作为初始变量求解轴承动态特性方程组的简化求解方法和电主轴轴承对转子的支撑刚度,分析影响轴承支撑刚度的内外部因素。建立电主轴转子―轴承系统的简化模型,在考虑轴承动态支撑刚度的基础上,用有限元的方法进行分析,得到不同转速和轴向预紧力下轴承的支撑刚度及系统的1、2阶固有频率。最后进行电主轴静态锤击实验,实验结果和理论结果基本一致,验证理论分析的正确性。 展开更多
关键词 振动与波 主轴 转子——轴承系统 动态支撑刚度 有限元分析 模态实验
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轴承预紧力作用下电主轴系统动力学特性研究 被引量:3
15
作者 高峰 贾伟涛 +3 位作者 李艳 张东亚 程明科 吴文武 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期255-262,共8页
考虑轴承预紧力这一非线性因素对轴承支承动态刚度的影响,建立了磨削电主轴系统动力学模型。在转子系统中考虑由于转子质量偏心而产生的不平衡力,采用数值积分方法研究电主轴转子系统在轴承不同预紧力、不同转速下系统的非线性动力学行... 考虑轴承预紧力这一非线性因素对轴承支承动态刚度的影响,建立了磨削电主轴系统动力学模型。在转子系统中考虑由于转子质量偏心而产生的不平衡力,采用数值积分方法研究电主轴转子系统在轴承不同预紧力、不同转速下系统的非线性动力学行为。结果表明:轴承预紧力是影响电主轴转子系统非线性动力学特性的一个重要因素,合理的选择转子系统的工作参数,可提高系统的稳定性。 展开更多
关键词 磨削电主轴系统 轴承预紧 非线性动力学
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高精密弹流润滑球轴承支承主轴系统动特性分析 被引量:2
16
作者 曹蔚 王栋 +2 位作者 王宁 张洋 彭润玲 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2017年第2期46-51,61,共7页
以高档数控机床角接触球轴承-主轴系统为研究对象,建立了新的计及非线性HERTZ接触、预紧力、球数变化的高精密主轴系统动力学模型,通过Newton-Ralfson method和精细积分算法(precise integration method)获取了主轴系统在有、无弹流润滑... 以高档数控机床角接触球轴承-主轴系统为研究对象,建立了新的计及非线性HERTZ接触、预紧力、球数变化的高精密主轴系统动力学模型,通过Newton-Ralfson method和精细积分算法(precise integration method)获取了主轴系统在有、无弹流润滑(EHL)状态下的时、频域参数变化与三维响应图。计算实例表明:该模型可应用于润滑状态下主轴系统动特性分析,为进一步精度设计提供借鉴。 展开更多
关键词 角接触球轴承-主轴系统 三维响应图 弹流润滑 动特性
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机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法 被引量:1
17
作者 谢黎明 唐林虎 +1 位作者 张季惠 曾贤虎 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2007年第1期44-46,共3页
应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.... 应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度. 展开更多
关键词 主轴/刀具联结系统 离心力 脱松角速度 过盈量 变形
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基于改进的传递矩阵法识别电主轴系统滑动轴承油膜特性系数 被引量:2
18
作者 毛文贵 杨理诚 +1 位作者 李建华 王高升 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期348-353,共6页
针对高速电主轴系统在重载下滑动轴承油腔复杂的情况,以及油膜特性系数不便于直接获取的难题,提出了基于改进的传递矩阵法识别滑动轴承油膜特性系数的参数识别方法。该方法将参数识别问题转化为最优化问题,通过最小化电主轴系统不平衡... 针对高速电主轴系统在重载下滑动轴承油腔复杂的情况,以及油膜特性系数不便于直接获取的难题,提出了基于改进的传递矩阵法识别滑动轴承油膜特性系数的参数识别方法。该方法将参数识别问题转化为最优化问题,通过最小化电主轴系统不平衡响应的实验值和计算值的偏差来识别滑动轴承油膜特性系数。针对建立电主轴系统动力学模型时要考虑电机转子的自重和电磁转矩的问题,提出改进Riccati传递矩阵法,建立滑动轴承油膜特性系数和转子不平衡量参数识别中的流固耦合动力学模型,引入电机的自重和电磁转矩,扩大状态向量维数为十维,获得计算电主轴系统的不平衡响应的位移传递矩阵模型。并采用隔代映射遗传算法来寻优。最后通过数值算例对这一方法的效率和精度进行了验证。 展开更多
关键词 滑动轴承-电主轴系统 参数识别 改进的传递矩阵法 油膜特性系数
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航空发动机主轴轴承三维CAD系统 被引量:1
19
作者 宋浩岚 李军林 刘春浩 《轴承》 北大核心 2003年第2期4-6,共3页
利用计算机的先进性 ,多目标的优化设计及拟动力学分析模型 ,为高温、高速轴承开发设计提供了可靠理论分析 ,用此程序设计的轴承产品使用性能良好。
关键词 航空发动机 主轴轴承 三维CAD系统 优化设计 拟动力学分析
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CALM单点系泊系统浮筒主轴承选型研究 被引量:4
20
作者 马邦勇 《石油机械》 北大核心 2018年第7期45-50,共6页
目前我国单点系泊系统的研究尚处于初级阶段,对于CALM型单点浮筒主轴承的研究较少。为此,研究了CALM单点系泊系统浮筒主轴承的选型设计方法。参考大型回转轴承的相关标准规范,结合海洋环境和CALM浮筒的使用特点,对CALM单点系泊系统浮筒... 目前我国单点系泊系统的研究尚处于初级阶段,对于CALM型单点浮筒主轴承的研究较少。为此,研究了CALM单点系泊系统浮筒主轴承的选型设计方法。参考大型回转轴承的相关标准规范,结合海洋环境和CALM浮筒的使用特点,对CALM单点系泊系统浮筒主轴承的选型进行了分析研究。探讨了浮筒主轴承的类型选择、尺寸确定、材料选择、密封设计、加工精度要求和检验试验要求的确定方法和依据。CALM单点浮筒主轴承选型时应综合考虑环境条件、工况特点和浮筒结构等诸多因素。海上环境相对恶劣,应该对安全系数、主体材料和密封方案进行特殊考虑,使之满足海洋环境的要求。该技术的研究和掌握对突破国外技术垄断,推进单点系泊系统在我国的推广应用具有重要意义。 展开更多
关键词 单点系泊系统 悬链浮筒式单点系泊 主轴 回转轴承 选型设计
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