[发明专利]一种盾构机主轴承保持架在受力及寿命方面的分析方法

说明书

本发明提供了一种盾构机主轴承保持架在受力及寿命方面的分析方法，其在受力方面的分析方法，包括步骤S1、建立刚体动力学三维模；步骤S2、设计装配体进行Parasolid格式导出；步骤S3、建立运动副、接触对、外载荷和转速的参数；步骤S4、运行ADAMS仿真，并输出接触力；步骤S5、建立保持架A的1/2三维模型；步骤S6、在ABAQUS软件中导入保持架A的1/2三维模型；步骤S7、获得保持架A的应力和应变。本发明在寿命方面的分析方法，还包括步骤S8，求解各危险区域的寿命，并以所有寿命计算值的最小值作为保持架A的寿命。本发明能够同时提高盾构机主轴承保持架在受力及寿命方面分析的准确性和效率。

技术领域

本发明涉及盾构机主轴承技术领域，具体涉及一种盾构机主轴承保持架在受力及寿命方面的分析方法。

背景技术

经济的发展依赖于万物互联，而交通互联则是其中关键的一环。地铁、隧道因为对地面建筑、生态的影响较小，是交通互联里一种备受青睐的选择。地铁、隧道的高效、安全挖掘则离不开盾构机。而主轴承作为盾构机的动力部件，其性能将直接影响盾构机的效率。因此，如何分析和设计主轴承，对盾构机的服役表现非常关键。

保持架是盾构机主轴承的主要零件之一，其主要用于分隔滚子、引导滚子。由于盾构机主轴承的工况为低速重载，滚子直接承受较大的载荷，并将部分载荷以碰撞、摩擦的形式传递到保持架上。因此，保持架的强度直接影响主轴承的性能。但保持架与滚子、套圈之间都存在间隙，受力状态与位置相关。因此，保持架动力学分析必不可少。

盾构机主轴承相比于其它轴承，具有如下特点：1)直径大，最大可达6m以上；2)零件尺寸差异大，一方面，环件直径可达6m以上，而最小滚子直径可能只有50mm；3)同时具有轴向和径向承载滚子；4)保持架并非整体环件，而是圆弧状分段，分段和分段之间无连接。因此，盾构机主轴承的受力模型远比其它小轴承要复杂。

而在现有技术中，对主轴承进行动力学分析的时候，只有少数会考虑保持架，且分析结果的准确性有待提高。如公开号为CN112329177 A的专利公开了一种盾构机主轴承动力学模型的建模与仿真方法，其采用刚柔耦合模型求解主轴承振动信号，但柔性模型实际上只利用了少数的自由度，难以充分描述变形。公开号为CN 113076614 A的专利公开了一种结合轴承动力学和FEM的滚针轴承保持架寿命计算方法，其围绕保持架受力建立动力学方程，形成了从动力学分析到有限元分析的数据传递，但由于外载不直接作用于保持架，因此该专利难以体现外载对保持架的作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种盾构机主轴承保持架在受力及寿命方面的分析方法，用于求解盾构机主轴承保持架的受力情况和使用寿命，同时提高分析结果的准确性和效率。其具体技术方案如下：

在第一方面，本发明提供了一种盾构机主轴承保持架在受力方面的分析方法，其包括以下步骤：

步骤S1、在CERO软件中按照盾构机主轴承的实际尺寸建立刚体动力学三维模型

所述主轴承包括套圈、I类保持架、II类保持架、III类保持架、I类滚子、II类滚子和III类滚子；其中，所述套圈包括内圈、第一外圈和第二外圈；

选择I类保持架、II类保持架和III类保持架中的任意一种保持架作为后续步骤分析的关注对象，将所选择的任意一种保持架记作保持架A，并对保持架A接触区进行区域分割；

步骤S2、对由套圈、I类保持架、II类保持架、III类保持架、I类滚子、II类滚子和III类滚子构成的装配体进行Parasolid格式导出；

步骤S3、利用Python二次开发工具向ADAMS软件中导入由步骤S2导出的装配体，并建立如下参数：运动副、接触对、外载荷和转速；

其中，所述运动副包括内圈与地面之间的旋转副、第一外圈与地面之间的滑动副、第二外圈与地面之间的固定副以及保持架A骨架和接触区的固定副；