【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機械傳動，尤其涉及一種基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法。
技術介紹
1、針對高轉速，高溫度，大應力的工作場合，現已提出一種雙級串聯軸承，雙級串聯軸承相比于傳統的單級軸承在轉速方面有了一定的提升。從運動學角度出發，雙級串聯軸承的中圈分擔了一定的轉速，轉動的中圈將轉速分配到一級軸承，從而實現了轉速的分配，使得雙級串聯軸承具有了滾動體運動速度低，軸承極限轉速高等優勢，能適用于高速的場合。
2、由于雙級串聯軸承相比于傳統的單級軸承增加了一級軸承和轉接環，導致其質量增大，進而造成增加旋轉慣量，降低系統響應速度，增加機器負載，軸承需要更多的能量來克服自身重量造成的摩擦和慣性力，使得其應用范圍受限。
3、隨著科技的發展，各種設備的轉速要求越來越高，而轉速是影響軸承壽命、承載能力、振動噪聲等性能的關鍵因素。多級串聯滾動軸承作為滾動軸承的一種高級形式，其涉及更多的參數和因素，需要綜合運用先進的設計理念和方法。但國內對此方面的研究還不夠成熟，所以，研究多級串聯滾動軸承的轉速設計是推動滾動軸承設計技術發展的重要方向。
4、因此，提出一種基于骨骼肌微觀結構仿生多級串聯滾動軸承的轉速設計方法，借鑒骨骼肌微觀維束分層肌群的微觀結構特征，設計出一種多級串聯滾動軸承，該結構相較于傳統的雙級串聯結構在保證了原有強度的基礎上擁有了更輕的質量和更高的轉速，解決了因質量大或者轉速不夠高導致其應用范圍受限的問題，并且依據該軸承結構，本專利技術提出了一種基于骨骼肌微觀結構仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，以解決當前工程實踐中，多級串聯軸承相比傳統軸承提高了轉速但質量較大的問題，同時，推導其轉速傳遞關系，實現多級串聯軸承的轉速傳遞計算，推動對于多級滾動軸承設計技術的發展。
2、為實現上述目的，本專利技術采用了如下的技術方案：
3、根據本專利技術的一個方面，提供了一種基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，應用于三層串聯滾動軸承，包括：
4、將所述三層串聯滾動軸承劃分為兩個雙層滾動軸承，其中，所述三層串聯滾動軸承由內層的一級軸承、中間層的二級軸承和外層的三級軸承組成，所述兩個雙層滾動軸承分別為由一級軸承和二級軸承組合而成的一號雙層滾動軸承，以及由二級軸承和三級軸承組合而成的二號雙層滾動軸承，所述一級軸承和所述三級軸承為滾珠軸承，所述二級軸承為滾筒軸承，所述二級軸承的滾子為仿生中空滾筒，所述仿生中空滾筒仿照骨骼肌微觀結構，滾筒中心為空心圓形孔，多個扇環孔圍繞所述圓形孔環形分布；設定所述三層串聯滾動軸承的各項結構參數，采用所述各項結構參數計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速；計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速相對于各自中圈的相對轉速；根據滾動軸承的力學原理，分別構建所述兩個雙層滾動軸承的力矩平衡方程；利用得到的各相對轉速對所述力矩平衡方程進行求解，得出所述兩個雙層滾動軸承的轉速分配關系式。
5、可選地，所述三層串聯滾動軸承的各項結構參數包括：一級軸承內圈轉速、二級軸承內圈轉速、一級軸承外圈轉速、二級軸承外圈轉速、滾動體直徑、一級軸承節徑、二級軸承節徑、三級軸承節徑、一級軸承接觸角、二級軸承接觸角、三級軸承接觸角。
6、可選地，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速包括：
7、通過如下公式計算所述一號雙層滾動軸承的內圈滾動體，即所述一級軸承滾珠的公轉速度：
8、；
9、通過如下公式計算所述一號雙層滾動軸承的外圈滾動體，即所述二級軸承滾筒的公轉速度：
10、；
11、通過如下公式計算所述二號雙層滾動軸承的內圈滾動體，即所述二級軸承滾筒的公轉速度：
12、；
13、通過如下公式計算所述二號雙層滾動軸承的外圈滾動體，即所述三級軸承滾珠的公轉速度：
14、。
15、可選地，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速相對于各自中圈的相對轉速包括：
16、通過如下公式計算所述一號雙層滾動軸承的內圈滾動體相對于所述一號雙層滾動軸承中圈的相對轉速：
17、；
18、其中，所述一號雙層滾動軸承中圈即為所述一級軸承外圈，也即所述二級軸承內圈；
19、通過如下公式計算所述一號雙層滾動軸承的外圈滾動體相對于所述一號雙層滾動軸承中圈的相對轉速：
20、；
21、通過如下公式計算所述二號雙層滾動軸承的內圈滾動體相對于所述二號雙層滾動軸承中圈的相對轉速：
22、；
23、其中，所述二號雙層滾動軸承中圈即為所述二級軸承外圈，也即所述三級軸承內圈；
24、通過如下公式計算所述二號雙層滾動軸承的外圈滾動體相對于所述二號雙層滾動軸承中圈的相對轉速：
25、。
26、可選地，分別構建所述兩個雙層滾動軸承的力矩平衡方程包括：
27、所述一號雙層滾動軸承的摩擦力矩平衡方程為：
28、；
29、所述二號雙層滾動軸承的摩擦力矩平衡方程為：
30、。
31、可選地，利用得到的各相對轉速對所述力矩平衡方程進行求解，得出所述兩個雙層滾動軸承的轉速分配關系式包括：
32、將得到的各相對轉速代入所述力矩平衡方程，得到所述一號雙層滾動軸承的轉速分配為：
33、；
34、所述二號雙層滾動軸承的轉速分配為：
35、。
36、可選地，所述二級軸承的滾道內還設置有保持架，所述保持架由兩個圓環和若干周向等距分布的梁體組成，兩個圓環通過梁體相連，每個仿生中空滾筒嵌入在相鄰兩個梁體與圓環圍成的空間中，當仿生中空滾筒轉動時帶動所述保持架同步轉動，所述保持架的公轉速度與所述二級軸承滾筒的公轉速度相同，即表達式為：
37、。
38、軸承設計中，保持輕量化與高強度是一個長期以來設計的目標，傳統軸承設計在追求輕量化的同時往往采用使用高強度材料或減少材料用量，雖然在一定程度上實現了輕量化，但往往伴隨著成本的增加或力學性能的降低，而本專利技術采用中間層軸承結構替代傳統的雙級串聯軸承的轉接環結構，并仿照骨骼肌的微觀維束分層肌群結構設計中間層軸承滾子，在保證強度的同時，不僅減輕了軸承的整體質量，還減少了傳統轉接環結構帶來的摩擦和阻力，使得軸承的旋轉更加順暢，軸承轉速得到提高。仿骨骼肌微觀結構的設計為滾子獲得了額外的彈性空間，有助于滾子在受力時能夠更好地適應變形，減少因應力集中而導致的磨損和損壞風險。本專利技術在中間層軸承滾道內還設計了保持架，保持架能夠有效地固定滾子，防止其在旋轉過程中發生移位或碰撞，從而延長本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，所述方法應用于三層串聯滾動軸承，包括：
2.根據權利要求1所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，所述三層串聯滾動軸承的各項結構參數包括：一級軸承內圈轉速、二級軸承內圈轉速、一級軸承外圈轉速、二級軸承外圈轉速、滾動體直徑、一級軸承節徑、二級軸承節徑、三級軸承節徑、一級軸承接觸角、二級軸承接觸角、三級軸承接觸角。
3.根據權利要求2所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速包括：
4.根據權利要求3所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速相對于各自中圈的相對轉速包括：
5.根據權利要求4所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，分別構建所述兩個雙層滾動軸承的力矩平衡方程包括：
6.根據權利要求5所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉
7.根據權利要求6所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，所述二級軸承的滾道內還設置有保持架，所述保持架由兩個圓環和若干周向等距分布的梁體組成，兩個圓環通過梁體相連，每個仿生中空滾筒嵌入在相鄰兩個梁體與圓環圍成的空間中，當仿生中空滾筒轉動時帶動所述保持架同步轉動，所述保持架的公轉速度與所述二級軸承滾筒的公轉速度相同，即表達式為：
...【技術特征摘要】
1.基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，所述方法應用于三層串聯滾動軸承，包括：
2.根據權利要求1所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，所述三層串聯滾動軸承的各項結構參數包括：一級軸承內圈轉速、二級軸承內圈轉速、一級軸承外圈轉速、二級軸承外圈轉速、滾動體直徑、一級軸承節徑、二級軸承節徑、三級軸承節徑、一級軸承接觸角、二級軸承接觸角、三級軸承接觸角。
3.根據權利要求2所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速包括：
4.根據權利要求3所述的基于骨骼肌微觀仿生多級串聯滾動軸承的轉速分析方法，其特征在于，計算所述兩個雙層滾動軸承的內圈滾動體和外圈滾動體的公轉轉速相...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡晶，劉朝柱，張心明，張邦成，張鑫，汪普奕，朱皓，張剛，張笑慈，張景然，張東梅，
申請(專利權)人：長春理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。