径向载荷作用下盾构机主轴承的有限元分析

2013-07-21司东宏刘永刚韩红彪李建征刘红彬

轴承 2013年8期

司东宏，刘永刚，韩红彪，李建征，刘红彬

(河南科技大学 a.河南省机械设计及传动系统重点实验室;b.机电工程学院，河南洛阳 471003)

近年来，随着我国基础建设的迅速发展，盾构施工技术作为一种先进的隧道施工方法广泛应用。盾构机作为盾构施工法中的主要施工机械，若保证在特殊环境中安全、高效的工作，必须具有高可靠性。而盾构主轴承作为盾构机的关键基础零部件，承担盾构刀盘系统与动力系统之间的回转支承任务。盾构主轴承一般为三排圆柱滚子轴承，其工作特点为：转速低、载荷大，受载情况复杂，容易产生较大的变形，从而影响盾构机械的施工安全[1-3]。因此该转盘轴承的设计中，复杂载荷作用下的静力学分析尤为重要，这对深入研究盾构主轴承的承载能力、变形、载荷分布以及预期寿命有重要意义。

目前国内、外对于盾构主轴承的力学性能分析还没有较系统的方法。由于盾构主轴承结构复杂，体积庞大，滚子数多，受载情况复杂，无法使用传统的轴承额定动、静载荷及疲劳寿命计算方法进行选型和设计。若使用解析法建立力学模型则相对复杂，误差较大；而数值计算则可克服这些缺点。有限元法是工程技术领域最常用的数值模拟法。对轴承的联合载荷分析应从单一载荷分析做起，文献[4]已对盾构主轴承在轴向力作用下的受力状态做了深入分析，因此，这里仅用有限元法分析径向力作用下轴承的静力学特性。