球-柱联合转台轴承动、静承载能力计算及曲线绘制方法技术

本发明专利技术涉及球‑柱联合转台轴承动、静承载能力计算及曲线绘制方法，该绘制方法根据球‑柱联合转台轴承承载前后的几何参数，结合轴承的平衡方程，计算各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值，然后求出主滚道线接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式及辅滚道点接触的接触应力辅滚道钢球负载的关系式，结合滚子和钢球的许用应力，求出主滚道滚子线接触及辅滚道点接触的安全系数，经过比较选出合适的关系式，并给出同时包含滚子线接触套圈和钢球点接触套圈的整套轴承额定寿命的计算公式，然后考虑了限制轴向负载偏心量所引起的力矩效果，从而使绘制出来的动、静承载曲线真实反映了实际承载能力，有利于转盘轴承的选型及轴承参数的优化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及球-柱联合转台轴承设计分析领域，具体涉及球-柱联合转台轴承动、静承载能力计算及曲线绘制方法。
技术介绍
球-柱联合转盘轴承能够承受较大的轴向载荷，同时还可以承受一定的颠覆力矩和径向载荷，球-柱联合转盘轴承与同尺寸的三排滚子转盘轴承相比，其轴向承载能力相当，但其轴向尺寸显著减小，轴向结构紧凑，更加适用于对轴向尺寸要求较高的场所，因此具有更加良好的综合经济效益。球-柱联合转盘轴承受载时同时包含点接触和线接触两种接触类型，由此对其结构性能的分析带来了很大不便，同时也造成目前对球-柱联合转盘轴承相关的研究文献较少。文献《回转支承》(作者：徐立民等，北京：机械工业出版社，1985)对转盘轴承的研究方法仅适用于单一接触形式的转盘轴承，该方法对于同时具有点接触和线接触的球-柱联合转盘轴承无法适用。文献《转盘轴承承载能力及额定寿命的计算方法》(作者：汪洪等，期刊：轴承，2008，(2))导出了球-柱联合转盘轴承的接触强度校核及寿命估算的理论公式，但其求解方法是先根据得出的载荷分布系数，通过积分法求解的，此种方法较繁琐且精度不高。文献《球柱联合转盘轴承静承载能力的计算》(作者：乔曙光等，期刊：机械传动，2011,35(9))根据滚动体的受力和变形关系，建立了轴向力、径向力及倾覆力矩作用下球-柱联合转盘轴承的平衡方程，然后根据球-柱联合转盘轴承的平衡方程求解出椭圆接触时的接触面中心的最大接触应力及滚子接触时的接触面中心的最大接触应力。但其提供的接触强度的校核方法没有考虑轴承实际受载下，应对其轴向负载偏心量的限制，且没有对轴承静、动承载曲线的绘制方法进行研究。专利
技术实现思路
本专利技术提供了球-柱联合转台轴承动、静承载能力计算及曲线绘制方法，旨在解决现有的球-柱联合转台轴承载荷静、动承载力研究方法没有考虑轴承实际受载时的轴向负载偏心量，导致轴承载荷静、动承载力的计算结果不准确，不能准确反映轴承实际承载能力的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的球-柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法包括：1)获取球-柱联合转台轴承滚子节圆直径、滚子的位置角，钢球与滚道之间的原始接触角、受载后任意位置钢球的接触角、内外圈原始沟曲率中心距、受负载位移之后任意位置的内外圈原始曲率中心距及钢球的位置角，结合球-柱联合转台轴承的平衡方程，计算各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值；2)将各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值与主曲率和函数及滚子实际接触长度相结合，求出主滚道线接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式及辅滚道点接触的接触应力辅滚道钢球负载的关系式；3)根据主滚道滚子所受最大负载和辅滚道钢球所受最大负载，求出主滚道线接触最大接触应力及辅滚道点接触最大接触应力，然后结合滚子和钢球的许用应力，求出主滚道滚子线接触的安全系数fs_roll和辅滚道钢球点接触的安全系数fs_ball，比较fs_roll和fs_ball，选取合适的接触应力与主滚道滚子负载的关系式；4)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，绘制出一条不同轴向力Fa下所对应的颠覆力矩M的值的曲线，该曲线与步骤3)所绘制曲线的存在交叉点，颠覆力矩小于该交叉点的颠覆力矩值的曲线部分就是球-柱联合转台轴承静承载曲线，n为设定值。步骤3)中当fs_roll>fs_ball，选用辅滚道点接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式绘制出静承载曲线，否则，选用主滚道线接触的接触应力与辅滚道钢球负载的关系式绘制出静承载曲线。步骤2)中主滚道线接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中P1max主滚道滚子所受最大接触应力值，Q1max为主滚道滚子所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，l为滚子实际接触长度，η为两物体综合弹性模量常数。步骤2)中辅滚道点接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中为P2max辅滚道钢球所受最大接触应力值，Q2max为辅滚道钢球所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，η为两物体综合弹性模量常数，na、nb为与接触点主曲率差函数有关的系数。本专利技术的球-柱联合转台轴承动承载曲线绘制方法包括如下步骤：A)计算出主、辅滚道的额定寿命；B)根据公式求出整个轴承的额定寿命，从而绘制出动承载曲线，L10为整套轴承额定寿命，L10_1为主滚道额定寿命，L10_2为辅滚道额定寿命，线接触e1＝9/8，点接触e2＝10/9，e＝e2；C)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，绘制出一条不同轴向力Fa下所对应的颠覆力矩M的值的曲线，该曲线与步骤B)所绘制曲线的存在交叉点，颠覆力矩小于该交叉点的颠覆力矩值的曲线部分就是球-柱联合转台轴承动承载曲线，n为设定值。本专利技术的球-柱联合转台轴承静承载能力计算方法包括：a)获取球-柱联合转台轴承滚子节圆直径、滚子的位置角，钢球与滚道之间的原始接触角、受载后任意位置钢球的接触角、内外圈原始沟曲率中心距、受负载位移之后任意位置的内外圈原始曲率中心距及钢球的位置角，结合球-柱联合转台轴承的平衡方程，计算各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值；b)将各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值与主曲率和函数及滚子实际接触长度相结合，求出主滚道线接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式及辅滚道点接触的接触应力辅滚道钢球负载的关系式；c)根据主滚道滚子所受最大负载和辅滚道钢球所受最大负载，求出主滚道线接触最大接触应力及辅滚道点接触最大接触应力，然后结合滚子和钢球的许用应力，求出主滚道滚子线接触的安全系数fs_roll和辅滚道钢球点接触的安全系数fs_ball，比较fs_roll和fs_ball，选取合适的接触应力与主滚道滚子负载的关系式；d)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，即将步骤c)中选用的关系式与公式联立求解，得到Fa0，n为设定值；e)当轴向力低于Fa0时，按照公式计算球-柱联合转台轴承静承载能力，否则按照步骤c)中选用的关系式计算球-柱联合转台轴承静承载能力。步骤c)中当fs_roll>fs_ball，选用辅滚道点接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式绘制出静承载曲线，否则，选用主滚道线接触的接触应力与辅滚道钢球负载的关系式绘制出静承载曲线。步骤b)中主滚道线接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中P1max主滚道滚子所受最大接触应力值，Q1max为主滚道滚子所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，l为滚子实际接触长度，η为两物体综合弹性模量常数。步骤b)中辅滚道点接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中为P2max辅滚道钢球所受最大接触应力值，Q2max为辅滚道钢球所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，η为两物体综合弹性模量常数，na、nb为与接触点主曲率差函数有关的系数。本专利技术的球-柱联合转台轴承动承载能力计算方法包括：Ⅰ)计算出主、辅滚道的额定寿命；Ⅱ)根据公式求出整个轴承的额定寿命，L10为整套轴承额定寿命，L10_1为主滚道额定寿命，L10_2为辅滚道额定寿命，线接触e1＝9/8，点接触e2＝10/9，e＝e2；III)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，即将步骤Ⅱ)中的公式与公式联立求解，得到解Fa0，n为设定值；IV)当轴向力低于Fa0时，按照公式计算球-柱联合转台轴承动承载能力，否则按照公式计算球-柱联合转台轴承动承载能力。本专利技术的球-柱联合转台轴承动、静承载能力计算及曲线绘制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
球‑柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)获取球‑柱联合转台轴承滚子节圆直径、滚子的位置角，钢球与滚道之间的原始接触角、受载后任意位置钢球的接触角、内外圈原始沟曲率中心距、受负载位移之后任意位置的内外圈原始曲率中心距及钢球的位置角，结合球‑柱联合转台轴承的平衡方程，计算各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值；2)将各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值与主曲率和函数及滚子实际接触长度相结合，求出主滚道线接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式及辅滚道点接触的接触应力辅滚道钢球负载的关系式；3)根据主滚道滚子所受最大负载和辅滚道钢球所受最大负载，求出主滚道线接触最大接触应力及辅滚道点接触最大接触应力，然后结合滚子和钢球的许用应力，求出主滚道滚子线接触的安全系数fs_roll和辅滚道钢球点接触的安全系数fs_ball，比较fs_roll和fs_ball，选取合适的接触应力与主滚道滚子负载的关系式；4)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，绘制出一条不同轴向力Fa下所对应的颠覆力矩M的值的曲线，该曲线与步骤3)所绘制曲线的存在交叉点，颠覆力矩小于该交叉点的颠覆力矩值的曲线部分就是球‑柱联合转台轴承静承载曲线，n为设定值。...

【技术特征摘要】
1.球-柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)获取球-柱联合转台轴承滚子节圆直径、滚子的位置角，钢球与滚道之间的原始接触角、受载后任意位置钢球的接触角、内外圈原始沟曲率中心距、受负载位移之后任意位置的内外圈原始曲率中心距及钢球的位置角，结合球-柱联合转台轴承的平衡方程，计算各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值；2)将各个主滚道滚子和辅滚道钢球的负载值与主曲率和函数及滚子实际接触长度相结合，求出主滚道线接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式及辅滚道点接触的接触应力辅滚道钢球负载的关系式；3)根据主滚道滚子所受最大负载和辅滚道钢球所受最大负载，求出主滚道线接触最大接触应力及辅滚道点接触最大接触应力，然后结合滚子和钢球的许用应力，求出主滚道滚子线接触的安全系数fs_roll和辅滚道钢球点接触的安全系数fs_ball，比较fs_roll和fs_ball，选取合适的接触应力与主滚道滚子负载的关系式；4)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，绘制出一条不同轴向力Fa下所对应的颠覆力矩M的值的曲线，该曲线与步骤3)所绘制曲线的存在交叉点，颠覆力矩小于该交叉点的颠覆力矩值的曲线部分就是球-柱联合转台轴承静承载曲线，n为设定值。2.根据权利要求1所述球-柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法，其特征在于，步骤3)中当fs_roll>fs_ball，选用辅滚道点接触的接触应力与主滚道滚子负载的关系式绘制出静承载曲线，否则，选用主滚道线接触的接触应力与辅滚道钢球负载的关系式绘制出静承载曲线。3.根据权利要求1所述球-柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法，其特征在于，步骤2)中主滚道线接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中P1max主滚道滚子所受最大接触应力值，Q1max为主滚道滚子所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，l为滚子实际接触长度，η为两物体综合弹性模量常数。4.根据权利要求1-3任一所述球-柱联合转台轴承静承载曲线绘制方法，其特征在于，步骤2)中辅滚道点接触最大接触应力与最大负载的关系式为式中为P2max辅滚道钢球所受最大接触应力值，Q2max为辅滚道钢球所受最大负载，∑ρ为主曲率和函数，η为两物体综合弹性模量常数，na、nb为与接触点主曲率差函数有关的系数。5.球-柱联合转台轴承动承载曲线绘制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：A)计算出主、辅滚道的额定寿命；B)根据公式求出整个轴承的额定寿命，从而绘制出动承载曲线，L10为整套轴承额定寿命，L10_1为主滚道额定寿命，L10_2为辅滚道额定寿命，线接触e1＝9/8，点接触e2＝10/9，e＝e2；C)限制轴向负载的偏心距λ，令λ≤n，绘制出一条不同轴向力Fa下所对应的颠覆力矩M的值的曲线，该曲线与步骤B)所绘制曲线的存在交叉点，颠覆力矩小于该交叉点的颠覆力矩值的曲线部分就是球-柱联合转台轴承动承载曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛荣军，李文洒，徐金超，邓四二，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41