[发明专利]一种螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷确定方法

说明书

一种螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷确定方法，本发明在赫兹接触理论的基础上，考虑套圈的柔性变形和滚针修型对载荷分布的影响，同时考虑由于螺栓轴的挠曲变形导致滚针倾斜对载荷分布的影响，建立安装到悬臂螺栓轴上的局部柔性支撑滚轮滚针轴承数学模型。采用数值分析方法对力平衡方程进行准确迭代求解，得到滚轮滚针轴承在外加动负荷作用下的载荷分布，进而根据滚动轴承疲劳寿命计算理论得到轴承寿命。并在此基础上，绘制出疲劳寿命与外加动负荷的关系曲线图，然后根据滚动轴承额定动负荷的定义，通过曲线图快速获取滚轮滚针轴承额定动负荷。

技术领域

本发明涉及一种轴承领域，尤其是涉及一种螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷确定方法。

背景技术

支撑滚轮滚针轴承是由机加工厚壁外圈、滚针或圆柱滚针、或保持架引导或满装滚动体组、内圈或螺栓及密封组成的轴承单元，可承受较高的径向负荷和一定的冲击负荷，结构紧凑多样、旋转精度高、品种繁多、适应性广、易于安装。广泛用于机床、冶金机械、纺织机械、印刷机械等机械设备和加工流水线。额定静负荷是评估轴承承载能力的重要参数之一，其数值的准确性对轴承的承载性能分析以及寿命计算意义重大。通常情况下，在计算额定静载荷时，基于刚性套圈理论，滚动体与滚道接触变形量仅考虑赫兹接触变形，接触压力考虑的是受载最大滚动体与滚道接触中间截面的最大接触应力。然而，对于安装在悬臂螺栓轴上的柔性支撑滚轮滚针轴承，外力作用会使悬臂螺栓轴发生挠曲变形，导致滚动体倾斜，影响滚针与滚道之间的接触变形，局部受载的弹性套圈柔性变形也会影响滚针与滚道之间的接触变形，滚针的修型同样会使滚动体与滚道之间的接触变形发生变化。所以对于悬臂安装螺栓轴，外圈局部受载的滚轮滚针轴承，基于通用的刚性套圈理论，仅考虑滚动体与内外圈接触区域的赫兹接触变形确定轴承额定静载荷的方法并不适用。目前，大多数研究均是基于刚性套圈来计算轴承额定静负荷，对于安装在悬臂螺栓轴上的柔性支撑滚轮滚针轴承额定静载荷的确定并没有给出准确的计算方法。本专利给出了一种精确计算螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷方法，为滚轮滚针轴承承载能力评估和指导实际选型应用提供理论依据。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中没有确定柔性支撑滚轮滚针轴承额定静载荷的方法的问题，提供一种螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷确定方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种螺栓轴悬臂安装的滚轮滚针轴承额定静载荷确定方法,包括如下步骤：

步骤一、计算滚轮滚针轴承总的接触变形量：

根据变形协调条件，每个接触位置的赫兹接触变形与轴承内外圈相对位移的关系为：

其中，δ_r为内、外圈在外力作用下发生的相对位移，u_r为轴承初始径向游隙，ψ为滚动体位置角；

柔性套圈的挠曲变形方程为：

其中，ω为柔性套圈径向位移量，指向中心方向为正，EI为套圈初始曲率平面抗弯强度，R为套圈的半径，M是位置角为ψ处的弯矩；

通过求解可以得到套圈在位置ψ处径向位移量ω为：

φ_m＝ψ_m-ψ (3)

其中，i、j、k分别为径向载荷f_S、切向载荷f_T以及力矩f_M的作用个数，ψ_m为第m个载荷的位置角；