[发明专利]一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法

权利要求书

1.一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立并求解Gupta球轴承动力学模型，计算球与兜孔接触中心的位置

球与兜孔接触椭圆中心相对于兜孔中心的位置向量为：

其中，A_cp代表从接触坐标系o_c-x_cy_cz_c到兜孔坐标系o_p-x_py_pz_p的转换矩阵，A_gp代表从保持架坐标系o_g-x_gy_gz_g到兜孔坐标系o_p-x_py_pz_p的转换矩阵，A_ig代表惯性坐标系O-XYZ到保持架坐标系o_g-x_gy_gz_g的转换矩阵，向量上标中的i代表惯性坐标系O-XYZ，p代表兜孔坐标系o_p-x_py_pz_p，g代表保持架坐标系o_g-x_gy_gz_g，c代表球与兜孔的接触坐标系o_c-x_cy_cz_c，接触坐标系中接触点相对球坐标系o_b-x_by_bz_b中心的位置向量Db为球直径，和分别为保持架中心和球中心相对于惯性坐标系原点的位置向量，为兜孔中心相对于保持架坐标系原点的位置向量；

步骤二：划分兜孔表面网格，判定网格点是否进入球与兜孔接触椭圆内

首先，以圆柱形兜孔为例，对兜孔内表面进行均匀网格划分，然后，逐个将兜孔网格点与实时接触中心位置在接触坐标系o_c-x_cy_cz_c中进行比较即可判断网格点是否落入接触椭圆区域；

步骤三：计算网格点磨损参数PV值，绘制兜孔相对磨损概率预测云图。

2.根据权利要求1所述的一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法，其特征在于：所述步骤二中，划分兜孔表面网格时，对兜孔内表面进行均匀网格划分，则兜孔坐标系o_p-x_py_pz_p中任意网格点q的位置向量表达为：

其中，Dp为兜孔直径，Lg为保持架厚度，m和n分别为兜孔周向和轴向网格数，当j1和j2分别在1到m+1和1到n+1循环时即可输出每个网格点的坐标值。

3.根据权利要求1所述的一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法，其特征在于：所述步骤二中，判定网格点是否进入球与兜孔接触椭圆内时，逐个将兜孔网格点与实时接触中心位置在接触坐标系o_c-x_cy_cz_c中进行比较，即可判断网格点是否落入接触椭圆区域，判定公式为：

其中，为位置向量转换到接触坐标系中的位置向量，和分别为在接触坐标系中位置向量的x_c和z_c方向分量，x_c和z_c为接触椭圆方向，y_c垂直于接触椭圆。

4.根据权利要求1所述的一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法，其特征在于：所述步骤三中，PV值计算方式为：根据网格点在接触椭圆中的位置计算此点上表征磨损程度的PV值：

其中，p_h为球与兜孔Hertz接触所产生的平均接触压力，接触椭圆内兜孔网格点的相对滑动速度由Gupta球轴承动力学模型进行计算。

5.根据权利要求1所述的一种球轴承保持架兜孔非均匀碰磨预测方法，其特征在于：所述步骤三中，绘制兜孔相对磨损概率预测云图的方法为：每个积分步对兜孔网格点进行一次扫描，将每个网格点上的PV值分别累加，并且每一个网格点上的PV值通过除以所有网格点中PV值的最大值，对每个网格点上的磨损量进行归一化处理，消除积分步长对结果的影响，因而计算结果体现的是某网格点相对于磨损PV值最大网格点的磨损程度大小；最后，绘制兜孔各网格点的相对磨损概率分布云图，透过概率分布云图中的颜色对比和位置显示，可直观反映兜孔表面的接触碰撞频率、磨损位置和相对磨损程度。