【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及滾動(dòng)軸承，具體涉及一種五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法。
技術(shù)介紹
1、角接觸軸承在諸如燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等工業(yè)裝備上得到廣泛使用。由于軸承接觸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且經(jīng)常工作在高溫高壓和變速變載的環(huán)境中，因此軸承界面的潤(rùn)滑狀態(tài)和接觸行為在時(shí)刻改變，影響軸承的支撐剛度。軸承剛度是影響機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度，決定機(jī)械設(shè)備的性能和評(píng)估軸承使用壽命的重要指標(biāo)。
2、現(xiàn)有方法計(jì)算獲得的軸承的剛度大多數(shù)都將滾珠和內(nèi)外圈的接觸簡(jiǎn)化為赫茲接觸模型，只是單純分析滾珠和軸承圈之間的彈性變形，而忽略了滾珠和軸承圈之間油膜剛度的影響，計(jì)算出的結(jié)果不夠準(zhǔn)確；少部分研究考慮了油膜的作用，通過(guò)擬合模型獲得油膜的剛度，但是這樣的計(jì)算方法忽略了軸承中的載荷分布和接觸狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)影像考慮不夠充分。
3、因此，需要綜合考慮角接觸軸承滾珠-滾道的潤(rùn)滑狀態(tài)和接觸特性，提出一種五自由度角接觸軸承的動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為了解決以上問(wèn)題，提出了一種五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法包括以下步驟：
3、s1、采集滾珠接觸表面的接觸形貌、滾道接觸表面的接觸形貌、軸承的基本參數(shù)以及潤(rùn)滑油基本參數(shù)；
4、s2、根據(jù)滾珠接觸表面的接觸形貌、滾道接觸表面的接觸形貌、軸承的基本參數(shù)以及潤(rùn)滑油基本參數(shù)，確定動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)；
5、s3、確定滾珠與內(nèi)滾道之
6、s4、根據(jù)動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)、滾珠與內(nèi)滾道之間的相對(duì)接觸變形以及滾珠與外滾道之間的相對(duì)接觸變形，確定最終剛度。
7、進(jìn)一步地，s1中，軸承的基本參數(shù)包括滾珠直徑、內(nèi)滾道直徑、外滾道直徑、接觸曲率和滾珠個(gè)數(shù)；
8、s1中，潤(rùn)滑油基本參數(shù)包括潤(rùn)滑劑粘度、潤(rùn)滑劑密度以及潤(rùn)滑油粘度指數(shù)。
9、進(jìn)一步地，s2包括以下子步驟：
10、s21、根據(jù)滾珠接觸表面的接觸形貌、滾道接觸表面的接觸形貌、軸承的基本參數(shù)以及潤(rùn)滑油基本參數(shù)，計(jì)算油膜厚度；
11、s22、基于油膜厚度，構(gòu)建滾珠與滾道之間的方程，并對(duì)滾珠與滾道之間的方程進(jìn)行曲線擬合，生成動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)。
12、進(jìn)一步地，s21中，油膜厚度h的計(jì)算公式為：
13、
14、其中，h0(t)表示中心油膜厚度，rx表示接觸表面x方向的當(dāng)量主曲率半徑，ry表示接觸表面y方向的當(dāng)量主曲率半徑，δ1(x,y,t)表示滾珠接觸表面的接觸形貌，δ2(x,y,t)表示滾道接觸表面的接觸形貌，v(x,y,t)表示彈性變形，t表示時(shí)刻。
15、進(jìn)一步地，s22中，滾珠與滾道之間的方程的表達(dá)式為：
16、
17、式中，kehl(t)表示動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)，h0(t)表示中心油膜厚度，δfehl(t)表示油膜升力，fc(t)表示每個(gè)滾珠與滾道之間的接觸力，n表示接觸剛度非線性指數(shù)。
18、進(jìn)一步地，s3包括以下子步驟：
19、s31、計(jì)算滾珠與內(nèi)外滾道的接觸力的比值；
20、s32、根據(jù)滾珠與內(nèi)外滾道的接觸力的比值，計(jì)算滾珠與內(nèi)滾道之間的相對(duì)接觸變形以及滾珠與外滾道之間的相對(duì)接觸變形。
21、進(jìn)一步地，s31中，滾珠與內(nèi)外滾道的接觸力的比值的計(jì)算公式為：
22、
23、式中，qok表示滾珠與內(nèi)滾道的接觸力，qik表示滾珠與外滾道的接觸力，θik表示滾珠與內(nèi)滾道的接觸角，θok表示滾珠與外滾道的接觸角。
24、進(jìn)一步地，s32中，滾珠與內(nèi)滾道之間的相對(duì)接觸變形δik的計(jì)算公式為：
25、
26、式中，ki表示潤(rùn)滑狀態(tài)下滾珠與內(nèi)滾道接觸剛度系數(shù)，ko表示潤(rùn)滑狀態(tài)下滾珠與外滾道接觸剛度系數(shù)，θik表示滾珠與內(nèi)滾道的接觸角，θok表示滾珠與外滾道的接觸角，ni/o表示滾珠與滾道接觸的非線性指數(shù)，nfj表示軸承內(nèi)各個(gè)滾珠角位置和接觸角的特征矩陣，δ'b表示軸承內(nèi)外滾道的相對(duì)位移；
27、s32中，滾珠與外滾道之間的相對(duì)接觸變形δok的計(jì)算公式為：
28、
29、進(jìn)一步地，s4包括以下子步驟：
30、s41、根據(jù)動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)、滾珠與內(nèi)滾道之間的相對(duì)接觸變形以及滾珠與外滾道之間的相對(duì)接觸變形，確定軸承內(nèi)支撐剛度矩陣和軸承外支撐剛度矩陣；
31、s42、根據(jù)軸承內(nèi)支撐剛度矩陣和軸承外支撐剛度矩陣，確定最終剛度支撐矩陣，得到最終剛度。
32、進(jìn)一步地，s41中，軸承內(nèi)支撐剛度矩陣kfbi的計(jì)算公式為：
33、
34、式中，nb表示滾珠的數(shù)量，kj0表示動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)的線性化剛度，ki表示潤(rùn)滑狀態(tài)下滾珠與內(nèi)滾道接觸剛度系數(shù)，ko表示潤(rùn)滑狀態(tài)下滾珠與外滾道接觸剛度系數(shù)，θik表示滾珠與內(nèi)滾道的接觸角，θok表示滾珠與外滾道的接觸角，ni/o表示滾珠與滾道接觸的非線性指數(shù)，nfj表示軸承內(nèi)各個(gè)滾珠角位置和接觸角的特征矩陣；
35、s41中，軸承外支撐剛度矩陣kfbo的計(jì)算公式為：
36、
37、s42中，最終剛度支撐矩陣kb的計(jì)算公式為：
38、
39、本專利技術(shù)的有益效果是：
40、(1)本專利技術(shù)在進(jìn)行角軸承支撐剛度計(jì)算時(shí)，考慮了滾珠-滾道間潤(rùn)滑的變形，計(jì)算出的剛度更加準(zhǔn)確；
41、(2)本專利技術(shù)通過(guò)考慮滾珠與內(nèi)外滾道的接觸狀態(tài)求解出滾珠與內(nèi)外滾道不同的接觸剛度，組成最終的剛度矩陣更加符合實(shí)際；
42、(3)本專利技術(shù)的適用性更強(qiáng)，同樣適用于時(shí)變高速、時(shí)變重載和極端工況等。
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1.一種五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S1中，軸承的基本參數(shù)包括滾珠直徑、內(nèi)滾道直徑、外滾道直徑、接觸曲率和滾珠個(gè)數(shù)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S2包括以下子步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S21中，油膜厚度h的計(jì)算公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S22中，滾珠與滾道之間的方程的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S3包括以下子步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S31中，滾珠與內(nèi)外滾道的接觸力的比值的計(jì)算公式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S32中，滾珠與內(nèi)滾道之間的相對(duì)接觸變形δik
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S4包括以下子步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述S41中，軸承內(nèi)支撐剛度矩陣Kfbi的計(jì)算公式為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述s1中，軸承的基本參數(shù)包括滾珠直徑、內(nèi)滾道直徑、外滾道直徑、接觸曲率和滾珠個(gè)數(shù)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述s2包括以下子步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述s21中，油膜厚度h的計(jì)算公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五自由度角接觸軸承動(dòng)態(tài)剛度計(jì)算方法，其特征在于，所述s22中，滾珠與滾道之間的方程的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒲偉，苗江海，劉悅沆，張育豪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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