[发明专利]一种向心滚动轴承疲劳寿命计算方法

权利要求书

1.一种向心滚动轴承疲劳寿命计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、综合考虑PVR压粘刚和EHD弹性流体动压润滑状态，建立滚动轴承拟静力学模型，具体步骤为：

S101给定套圈位置，所述套圈包括内圈和外圈；

S102给定滚动体位置；

S103根据滚动体和套圈之间的相对位置，计算滚动体和套圈之间的几何趋近量Δ，同时，根据滚动体和套圈的平移速度和旋转速度，计算滚动体和套圈在接触点的平均卷吸速度；

S104根据所述几何趋近量Δ和平均卷吸速度u，计算PVR润滑状态下的油膜厚度H_PVR和EHD润滑状态下的油膜厚度H_EHD，并将两者中的较大者作为最终的油膜厚度H；

S105根据几何趋近量Δ和最终油膜厚度H计算滚动体和套圈之间的弹性变形量δ，并利用弹性变形量δ计算滚动体与套圈之间的接触载荷；

S106根据离心力以及滚动体与套圈之间的接触载荷，判断滚动体是否满足受力平衡条件，若不满足，则采用Newton-Raphson方法更新滚动体位置，返回步骤S103，若满足，则进入步骤S107；

S107根据滚动体与内圈的之间的接触载荷，判断内圈是否满足受力平衡条件，若满足，则输出最后的接触载荷，若不满足，则采用Newton-Raphson方法更新套圈位置，返回步骤S102；

S2、根据轴承套圈的转速ω_r以及轴承内圈的径向力F_r，基于所述步骤S1建立的拟静力学模型计算滚动体和套圈之间的接触载荷；

S3、计算套圈的额定滚动体负荷和当量滚动体负荷；

S4、计算轴承疲劳寿命；

所述步骤S104中，PVR润滑状态下的油膜厚度H_PVR的计算公式为：

H_PVR＝C×H_IVR；

其中，H_IVR＝4.9U/W，U表示无量纲速度参数，W表示无量纲载荷；系数k＝R_y/R_x，R_x为滚动方向等效半径，R_y表示与滚动方向垂直的方向的等效半径；

EHD润滑状态下的油膜厚度H_EHD的计算公式为：

其中，k′≈1.03k^0.64，G表示无量纲材料参数；所述步骤S105中，滚动体和套圈之间的弹性变形量δ的计算公式为：

其中，R_x为滚动方向等效半径；

滚动体与套圈之间的接触载荷Q的计算公式为：

Q＝Kδⁿ；

其中，K表示赫兹接触刚度系数，n表示系数。

2.根据权利要求1所述的一种向心滚动轴承疲劳寿命计算方法，其特征在于，所述步骤S106中，判断滚动体是否满足受力平衡条件的方法为：计算第j个滚动体所承受的内圈接触载荷Q_ij、离心力F_cj的合力与外圈接触载荷Q_oj之间的误差ε_b：

ε_b＝Q_ij+F_cj-Q_oj；

若ε_b满足精度，则判定滚动体满足受力平衡条件，否则判定不满足；

所述步骤S107中，判断内圈是否满足受力平衡条件的方法为：计算内圈径向力Fr与滚动体接触载荷合力之间的误差ε_r：

其中θ_j表示第j个滚动体的方位角，若误差ε_r满足精度，则判定套圈满足整体平衡条件，否则判定不满足。