[发明专利]基于载荷分布和疲劳寿命的空心圆柱滚子轴承参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于载荷分布和疲劳寿命的空心圆柱滚子轴承参数优化方法，在本方法中在空心圆柱滚子的弹性趋近量计算公式基础上，结合相关接触变形理论，采用离散法求解了空心圆柱滚子轴承的载荷分布，并结合相关轴承疲劳寿命理论，建立了空心圆柱滚子轴承的疲劳寿命计算方法，为空心圆柱滚子轴承的应用与开发提供理论指导。根据计算出的载荷分布、疲劳寿命以及滚动体数目等参数信息与实际要求值进行对比，对不符合要求的参数进行进一步优化。

技术领域

本发明涉及疲劳寿命计算方法，尤其涉及空心圆柱滚子轴承的疲劳寿命计算方法。

背景技术

疲劳寿命是轴承最重要的性能，轴承的设计和应用都需要分析计算疲劳寿命。对于给定尺寸和负荷条件追求最长的疲劳寿命是一般轴承设计的目标。所以，计算轴承的疲劳寿命是轴承性能分析中不可或缺的内容。

空心圆柱滚子轴承作为一种新型轴承，由于其预负荷安装工艺简单，且可满装滚子和空心滚子始终受有预载荷，因而具有高回转精度、高刚度、高极限转速及高承载能力等优点，特别适合于高速重载场合。迄今为止，虽然国内外学者在空心圆柱滚子轴承的理论研究方面做了大量工作，并取得了许多有意义的成果。然而，也存在许多需要完善的地方。目前关于空心圆柱滚子轴承的疲劳寿命计算大都基于单个滚子进行，然后折算成整个轴承的疲劳寿命，而并没有考虑空心圆柱滚子轴承的载荷分布对疲劳寿命的影响情况，因而采用现存方法计算空心圆柱滚子轴承的疲劳寿命误差较大。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了基于载荷分布和疲劳寿命的空心圆柱滚子轴承参数优化方法，包括以下步骤：

S1：根据工况要求获取轴承的工作载荷和预期疲劳寿命，进而初步确定空心圆柱滚子轴承的内外圈尺寸、滚动体数目、滚动体空心度及轴承径向游隙的设计参数信息；

S2：计算空心圆柱滚子轴承的载荷分布：

S21：根据滚子的接触变形理论提出空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系；

S22：建立空心圆柱滚子接触变形量的有限元模型，采用有限元分析软件对空心圆柱滚子的接触变形量进行物理仿真，验证滚子的空心度h_r与空心圆柱滚子的接触变形量的关系；

S23：结合滚子的接触变形理论，计算空心圆柱滚子接触变形量δ_c；

S24：计算空心圆柱滚子的弯曲变形量δ_b，根据空心圆柱滚子的接触变形量δ_c和空心圆柱滚子的弯曲变形量δ_b计算空心圆柱滚子的弹性趋近量δ_hr；

S25：建立套圈的载荷变形关系式和空心圆柱滚子与套圈接触的载荷变形拟合公式；

S26：建立空心圆柱滚子轴承的径向载荷平衡方程和载荷平衡方程，计算空心圆柱滚子轴承所承受的径向载荷从而获得空心圆柱滚子轴承的各位置角处滚动体与套圈的接触载荷；

S27：计算套圈的额定滚动体载荷、套圈的当量滚动体载荷和轴承的疲劳寿命；

S3：将通过S1和S2计算出的空心圆柱滚子轴承的疲劳寿命与预期疲劳寿命进行对比分析，对疲劳寿命小于预期值的轴承进行参数优化。

所述空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系为

δ_c＝f(λ,q,r,h_r) (1)