[发明专利]基于圆柱滚子轴承载荷分布计算的轴承参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于圆柱滚子轴承载荷分布计算的轴承参数优化方法，包括如下步骤：S1：根据工况要求，初步计算空心圆柱滚子轴承的内外圈尺寸、滚动体数目、滚动体空心度及轴承径向游隙的设计参数；S2：计算空心圆柱滚子轴承载荷分布：S3：将通过S1和S2计算出的空心圆柱滚子轴承载荷分布计算结果与滚动体载荷的许用值进行对比分析，对不符合规定的轴承进行参数优化。本方法通过对轴承的各项参数进行计算和测量将不符合规定的参数进行进一步优化，从而保证轴承的生产和设计符合国家标准。

技术领域

本发明涉及圆柱滚子轴承疲劳寿命分析技术领域，尤其涉及基于圆柱滚子轴承载荷分布计算的轴承参数优化方法。

背景技术

空心圆柱滚子轴承作为一种新型轴承，由于其预负荷安装工艺简单，且可满装滚子和空心滚子始终受有预载荷，因而具有高回转精度、高刚度、高极限转速及高承载能力等优点，特别适合于高速重载场合。迄今为止，虽然国内外学者在空心圆柱滚子轴承的理论研究方面做了大量工作，并取得了许多有意义的成果。然而，也存在许多需要完善的地方，空心圆柱滚子的弹性趋近量为空心圆柱滚子的接触变形量和弯曲变形量之和。目前，关于空心圆柱滚子的接触变形量求解，大都直接采用实心圆柱滚子的接触变形量计算公式。然而，由于接触变形量计算公式中没有考虑空心度对接触变形量的影响情况，因而会导致计算结果误差较大。而关于空心圆柱滚子的弯曲变形量，目前大都采用弹性曲梁法进行计算，同样会产生较大误差。因此基于目前的空心圆柱滚子弹性趋近量计算方法求解空心圆柱滚子轴承的载荷分布存在较大误差。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了基于圆柱滚子轴承载荷分布计算的轴承参数优化方法，包括如下步骤：

S1：根据工况要求，初步计算空心圆柱滚子轴承的内外圈尺寸、滚动体数目、滚动体空心度及轴承径向游隙的设计参数；

S2：计算空心圆柱滚子轴承载荷分布：

S21：根据滚子的接触变形理论分析空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系；

S22：建立空心圆柱滚子接触变形量的有限元模型，采用有限元分析软件对空心圆柱滚子的接触变形量进行物理仿真，验证上述滚子的空心度h_r与空心圆柱滚子的接触变形量的关系是否正确；

S23：结合滚子的接触变形理论，计算空心圆柱滚子接触变形量δ_c；

S24：计算空心圆柱滚子弯曲变形量δ_b；

S25：根据空心圆柱滚子的接触变形量δ_c和空心圆柱滚子的弯曲变形量δ_b计算空心圆柱滚子的弹性趋近量δ_hr；

S26：根据S25中计算出的空心圆柱滚子的弹性趋近量δ_hr推算空心圆柱滚子与轴承内外圈的载荷变形关系式，进而根据变形协调条件完成对空心圆柱滚子轴承载荷分布的求解。

S3：将通过S1和S2计算出的空心圆柱滚子轴承载荷分布计算结果与滚动体载荷的许用值进行对比分析，对不符合规定的轴承进行参数优化。

所述空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系为

δ_c＝f(λ,q,r,h_r)

式中，λ＝2(1-μ²)/πE，μ和E分别为滚子材料的泊松比和弹性模量，q为作用在空心圆柱滚子上的线载荷，r为空心圆柱滚子的外圆半径，h_r为空心圆柱滚子的空心度，h_r＝r_i/r，r_i为空心圆柱滚子的内孔圆半径。

空心圆柱滚子接触变形量δ_c采用如下方式计算：