[发明专利]基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法

说明书

本发明公开基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，通过有限元分析软件，结合异构干涉模型对新型卸胎机轴承的使用年限与可靠性做了预测，理论方法具有坚实的工程与数学基础，预测结果也较为科学。

技术领域

本发明属于卸胎机领域，特别涉及基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法。

背景技术

随着我国矿用机械数量的提高，其所用轮胎的数量也随之提高。巨型卸胎机专门用于卸载重达6t的矿用轮胎，在轮胎加工生产时，需用卸胎机将其卸载并进行90°的翻转，在翻转过程中，由于轮胎巨大的惯性力，轮胎易与卸胎装置产生碰撞，引起系统振动，卸胎装置中的轴承也将承受复杂多变的载荷。复杂的工况易使轴承发生失效，引发安全事故。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明旨在提供基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，结合工程力学与统计数学模型对轴承的疲劳可靠性做出预测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于异量纲干涉模型的卸胎机轴承疲劳可靠性计算方法，所述预测方法包括以下步骤：

1)根据卸胎机结构，建立卸胎机三维模型，并将卸胎机三维模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析，模拟卸胎机运作状况，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的动载荷谱；

2)建立卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型，将卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型与ADAMS获得的动载荷谱导入ANSYS中对卸胎机最下方摇臂处轴承进行瞬态动力学分析，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的等效应力载荷谱；

根据瞬态动力学分析结果得到轴承疲劳部位为轴承内圈，提取轴承疲劳部位应力时间历程，对上述应力时间历程进行雨流计数，将随机变幅应力转换成一系列载荷循环，并统计载荷循环的幅值与均值分布；

运用Goodman理论对上述载荷循环进行平均应力修正，将应力状态按照等寿命转换到应力比为-1的载荷循环，将修正后的载荷循环作为当量应力进行下一步的疲劳可靠性分析；

对载荷循环的幅值进行概率统计，并用威布尔分布进行拟合，求出分布相关参数，得到当量载荷分布概率密度函数；

3)运用极大似然法结合轴承钢的疲劳试验数据，求得任意应力下轴承钢的寿命分布参数；

4)根据异量纲干涉模型，完成不同寿命下的轴承疲劳可靠性计算。

步骤1)中，最下方摇臂处轴承动载荷谱均包括竖向力载荷谱、轴向力载荷谱和横向载荷谱。

进一步的，所述步骤3)的具体方法：

采用成组法对一组实际样件进行旋转弯曲疲劳试验，将材料的S-N关系修正为实际样件S-N关系，修正公式如下：

式中，σ_a对应于材料当中试验的应力，S_a对应实际样件应力，ε为尺寸系数，β为表面质量系数，C_L为加载方式，K_f为疲劳缺口系数；

运用Basquin方程结合极大似然法估计轴承的S-N曲线，Basquin方程为

S^mN＝C；

式中，m为指数，N为疲劳寿命，C为常数；

两边取对数可得；

lgN_p＝lgC_p-mlgS；

式中下标p表示存活率，当存活率为50％时，对数寿命的中值等于对数寿命的平均值即：