[发明专利]一种获取圆柱滚子轴承载荷分布的方法

说明书

本申请涉及一种获取圆柱滚子轴承载荷分布的方法，包括如下步骤：建立获取圆柱滚子轴承载荷分布的非线性代数方程组；首先假定所有滚子均与轴承内滚道接触，获得所有H_j的值，求解上述非线性代数方程组，得到关于δ_r，δ_ij和δ_oj的数值解；检查上述数值解中的所有δ_ij是否均为非负解：若是，则在上述步骤中获得的数值解即为最终的真实物理解；若否，则按照滚子与轴承径向载荷作用点处的距离远近依次选取一组新的H_j值，重复上面的对非线性方程组的求解和对δ_ij的检查，直至δ_ij均为非负解，则所获得的关于δ_r，δ_ij和δ_oj的数值解即为最终的真实物理解。本方法更易于获得实际物理解，迭代轮次可控，效率高，更适于工程应用。

技术领域

本申请涉及一种获取圆柱滚子轴承载荷分布的方法，属于圆柱滚子轴承载荷分布计算方法领域。

背景技术

圆柱滚子轴承的主要组成部分为内滚道、外滚道、圆柱滚子以及保持架。该类轴承通过利用滚子沿内滚道和外滚道的运动来实现旋转机械系统的静止部件与运动部件之间的联系，或者来实现不同运动部件之间的联系。对于圆柱滚子轴承而言，滚子与内滚道或外滚道的接触属于线接触。

圆柱滚子轴承广泛应用于旋转机械中，载荷分布问题是研究圆柱滚子轴承承载能力、刚度、寿命等的基础。圆柱滚子轴承的载荷分布求解的目的是：在一定的工况条件下，通过计算得到轴承的位移、滚动体分别与内滚道、外滚道之间的接触变形和接触载荷等。目前已经提出并被广泛应用的计算圆柱滚子轴承载荷分布的方法存在诸多缺陷，例如，传统方法不能满足全部载荷工况下的求解问题，或者，方法属于经验公式，导致应用范围受限；计算过程中不能充分顾及载荷分布问题的物理背景，导致所求解的结果没有物理意义等。

关于圆柱滚子轴承的载荷分布问题，在历史上，有许多研究人员做了大量的工作，提出了许多可用的方法，这些方法主要分为两类：基于试验的经验公式方法和基于迭代计算的数学方法。

基于试验的经验公式法适用于工况简单的载荷分布问题的计算，不能考虑转速、游隙等带来的影响。更重要的是，经验公式法的计算精度较低，只能用于粗略估算，很多情况下已经无法满足实际工程需求。

基于迭代计算的数学方法是在经验公式法之后提出的，该方法相比于经验公式法计算精度有了很大的提高，但是由于该方法没有充分考虑圆柱滚子轴承载荷分布问题的物理背景，导致求解出的结果会出现没有物理意义的情况，即使改变迭代计算的初值,往往也不能收敛到真实的结果。该方法的代表是Jones和Harr i s提出的经典方法，通过建立滚子的受力方程和轴承内圈的受力方程构成求解圆柱滚子轴承载荷分布的非线性代数方程组，进而通过迭代方法计算该非线性方程组的解，直至得出收敛的解，即认为该解为载荷分布问题的最终结果。但是，这种方法由于迭代过程中只能从数学意义上控制计算的过程，得出的解往往只是数学意义上的真解，而非物理意义上的真解，即使改变初值，重新进行迭代计算，也很难找到既满足数学上的收敛条件又满足物理条件的解，导致无法得出载荷分布问题的真实解，这是该方法在实际应用中非常棘手的问题。

因此，目前，亟待提出一种能够克服现有技术中存在的缺点的获取圆柱滚子轴承载荷分布的方法。

发明内容

本申请的目的就是克服现有技术存在的缺点，在保证计算精度的同时，经过可控的计算次数得到圆柱滚子轴承载荷分布的真实解，从而克服现有方法在求解时的盲目性，大大减少试错的次数，并且扩大了方法的适用范围。

本申请提出了一种获取圆柱滚子轴承载荷分布的方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、建立获取圆柱滚子轴承载荷分布的非线性代数方程组：