[发明专利]一种包含滚动轴承间隙非对称支承结构数值模拟方法

说明书

本发明涉及一种含滚动轴承间隙的非对称支承模型数值模拟方法，包括以下步骤：(1).获取建模对象经验刚度与非对称度；(2).对经验刚度进行周向刚度分解，建立基础模型；(3).通过数值方式对步骤(2)的基础模型的刚度分解进行修正，建立拟合模型；(4).对步骤(2)中修正后的支承模型进行含间隙改造，并做收敛性分析，建立使用模型；(5)对使用模型做具体的修改，从而获取模拟特殊情况的模型。通过这种方式获取支承模型，不需要知晓支承结构一些难以获取的具体参数，能够对间隙形状周向支承刚度分布做出具体设置，并且有良好的收敛性。

技术领域

本发明涉及旋转机械数值模拟方法，特别地，涉及一种包含滚动轴承间隙的非对称支承结构数值模拟方法。

背景技术

旋转机械由于安装固定方式等影响，支承结构整体存在非对称性是普遍的。而滚动轴承中的间隙也是影响旋转机械工作情况的重要因素。因此在对此类机械进行数值仿真时，对支承非对称和滚动轴承含间隙两类特性同时进行模拟是被广泛需要的。但现行对于支承结构的简化模拟中，一方面缺乏同时对两种情况进行模拟的简化模型，另一方面尽管有使用赫兹应力公式或多体动力学理论对轴承进行具体建模的方法，但其对建模的人员的理论水平要求较高，并且需要明确轴承结构的各种参数，和工程中常用的实验刚度或经验刚度缺乏直接关联，在对实际工程问题进行分析时，特别是支承结构具体参数并不明确时，应用较为困难。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，为满足旋转机械中转子-支承结构的数值建模分析应用需要，本发明提出了一种包含滚动轴承间隙的非对称支承结构数值模拟方法。

具体技术方案如下：

一种包含滚动轴承间隙的非对称支承结构数值模拟方法，包括以下步骤：

(1).获取支承结构的经验刚度K₀以及支承结构的非对称度η＝(K_max-K_min)/2K₀的估计值。其中K_max与K_min相互正交，K_max称为径向最大支承刚度，K_min称为径向最小支承刚度，确定滚动轴承间隙ε及其变化情况Δε。由于支承结构经验刚度与非对称情况可以通过实验测试等方式直接获取，进而用于本发明建模，因此本发明方法相比需要轴承尺寸、材料、支承结构等复杂参数条件的依据赫兹应力公式或多体动力学原理进行建模的方法更为简便，降低了建模难度。

(2).依据K_max和K_min，(K_max方向定义为基础坐标系(x,y)的x方向，K_min方向定义为y方向)，分解为与K_max方向有不同夹角ω_i(0°～90°)的一组从k₁到k_n+1的刚度数列，取其中k_i和k_n+2-i(K_i方向定义为第i个细分坐标系(x_i,y_i)的x方向，其正交方向定义为(x_i,y_i)的y方向)按第i个细分坐标系建立第i个细分支承模型，求和所有细分支承模型，形成总支承模型，称为基础模型。

(3).构建K_max和K_min的正交支承模型，称为参照模型，依据参照模型对步骤(2)中的基础模型进行修正，形成与参照模型输出结果具有拟合等效性的支承模型，称为拟合模型。

(4).在步骤(3)中的拟合模型中引入间隙影响，形成包含滚动轴承间隙的非对称支承模型，称为标准模型，并验证其随n增大时输出结果的收敛性，获取满足使用需求的支承模型，称为使用模型。