一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法技术

一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，本发明专利技术首先基于

【技术实现步骤摘要】
一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法
本专利技术涉及交叉圆锥滚子轴承领域，具体说的是一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法。
技术介绍
交叉滚子轴承具有高旋转精度、高刚性、高转速、低转动惯量、低扭矩、低摩擦、复合承载(轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩组合)、设计紧凑、节省空间、操作安装简化等优点，广泛应用在精密旋转工作台、立式车床、卧式车床、立式磨床、大型滚齿机、旋转转向架、加工中心转台、工业机器人、医疗设备、测量装置、IC卡制造设备和纺织机械等领域。由此可见，交叉滚子轴承具有很好的市场和前景。交叉滚子轴承分为两大类，一类是圆柱交叉滚子轴承，另一类是圆锥交叉滚子轴承。目前，国内外学者对交叉圆柱滚子轴承有所研究，但对交叉圆锥滚子轴承鲜有研究，对交叉圆锥滚子轴承的载荷分布也没有给出具体的研究方法。因此开展交叉圆锥滚子轴承载荷分布的研究具有重要的理论研究意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，能够得到交叉圆锥滚子轴承载荷精确分布。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、建立交叉圆锥滚子轴承的力学模型，设置位置角为零度且与其方向相同的滚子为第一列圆锥滚子，与第一列圆锥滚子交叉垂直的滚子为第二列圆锥滚子；步骤二、将第一列圆锥滚子和第二列圆锥滚子沿其中心线方向切分成n片，以第一列圆锥滚子每个切片上的轴向变型量δa1(j)和每个切片上的径向变形量δr1(j)，得到第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式，以第二列圆锥滚子每个切片上的轴向变型量δa2(j)和每个切片上的径向变形量δr2(j)，得到第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式；步骤三、根据Hertz线接触理论，由圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn(j)和圆锥滚子每个切片上法向接触载荷qi(j)关系式，得到圆锥滚子的法向接触载荷为所有切片法向接触载荷qi(j)的和，根据第一列圆锥滚子的法向接触载荷得到在第一列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩同理，得到第二列圆锥滚子的法向接触载荷在第二列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩步骤四、根据轴承内圈在外部载荷和滚子反作用力下处于平衡状态，建立以内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ为未知数的内圈的三元力学平衡方程，运用Newton-Raphson迭代法求解力学平衡方程得到δa、δr、θ的值；步骤五、将δa、δr、θ的值代入步骤二，得到第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)和第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)，再将第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)和第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)代入步骤三，得到交叉圆锥滚子轴承两列滚子的载荷分布。本专利技术所述的每个切片上的法向变形量δn1(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式为δn1(j)＝δa1sinαe+δr1cosαe其中，dm1(j)为第一列圆锥滚子每个切片的中心节圆直径，为滚子母线与其中心线的夹角，h为每片圆锥滚子的厚度，leff1(j)为第一列滚子每个切片的中心位置；leff1(j)＝0.5h(1+2(j-1))。本专利技术所述的第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式为δn2(j)＝-δa2sinαe+δr2cosαe其中，dm2(j)为第二列圆锥滚子每个切片的中心节圆直径，为滚子母线与其中心线的夹角，h为每片圆锥滚子的厚度，leff2(j)为第二列滚子每个切片的中心位置；leff2(j)＝0.5h(1+2(j-1))。本专利技术所述的圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn(j)和圆锥滚子每个切片上法向接触载荷qi(j)关系式为Kne(j)＝6.24×104lwe0.82Dw(j)0.11/(kcount*h)0.18[1+ci0.9cos(αe-αi)]-1.11式中，kcount表示接触的圆锥滚子的片数，δn(j)＞0时，表示该片圆锥滚子接触，lwe表示滚子有效接触长度，Dw(j)表示每片圆锥滚子的直径，αi为圆锥滚子与内圈的接触角，αf为圆锥滚子端部与外圈的接触角，αe为圆锥滚子母线与外圈的接触角。本专利技术所述的第一列圆锥滚子的法向接触载荷的表达式为其中，为第一列圆锥滚子每个切处所受法向接触载荷。本专利技术所述的第一列圆锥滚子的法向接触载荷得到在第一列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩的表达式为其中，lwe表示滚子有效接触长度，Dw(j)表示每片圆锥滚子的直径，leff1(j)为第一列滚子每个切片的中心位置；leff1(j)＝0.5h(1+2(j-1))。本专利技术所述的第二列圆锥滚子的法向接触载荷的表达式为其中，为第二列圆锥滚子每个切片所受法向接触载荷。本专利技术所述的第二列圆锥滚子的法向接触载荷在第二列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩的表达式为其中，lwe表示滚子有效接触长度，Dw(j)表示每片圆锥滚子的直径，leff2(j)为第二列滚子每个切片的中心位置；leff2(j)＝0.5h(1+2(j-1))。本专利技术所述的三元力学平衡方程为本专利技术所述的位置角i1＝1,2,3,…,z1,z1为第一列圆锥滚子的个数，z1＝z/2，z为圆锥滚子轴承所有滚子的个数，i2＝1,2,3,…,z2，,z2为第二列圆锥滚子的个数，z2＝z/2。本专利技术的有益效果是：本专利技术首先基于Hertz接触理论和滚动轴承设计方法建立交叉圆锥滚子轴承的精确数学模型，分出第一列圆锥滚子和第二列圆锥滚子进行单独计算，采用切片单独计算载荷计算法向接触载荷的方法，并采用数值方法对力学平衡方程进行求解，进而获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布。本专利技术给出的获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，解决了目前鲜有研究的交叉圆锥滚子载荷分布的问题。为交叉圆锥滚子轴承各参数的合理设计提供依据，提高了设计的准确性与效率。附图说明图1为本专利技术交叉圆锥滚子轴承受力与内圈位移图；图2为本专利技术交叉圆锥滚子轴承滚子位置角示意图；图3为本专利技术交叉圆锥滚子轴承接触角示意图；图4为本专利技术基于切片法的圆锥滚子变形和受载关系示意图；图5为本专利技术交叉圆锥滚子轴承内圈受力简图；图6为不同修型交叉圆锥滚子轴承载荷分布图；图7为不同凸型最大受载圆锥滚子每片接触半宽沿母线分布；图8为不同凸型最大受载圆锥滚子每片接触压力沿母线分布。具体实施方式本专利技术首先基于Hertz接触理论和滚动轴承设计方法建立交叉圆锥滚子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、建立交叉圆锥滚子轴承的力学模型，设置位置角

【技术特征摘要】
1.一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、建立交叉圆锥滚子轴承的力学模型，设置位置角为零度且与其方向相同的滚子为第一列圆锥滚子，与第一列圆锥滚子交叉垂直的滚子为第二列圆锥滚子；步骤二、将第一列圆锥滚子和第二列圆锥滚子沿其中心线方向切分成n片，以第一列圆锥滚子每个切片上的轴向变型量δa1(j)和每个切片上的径向变形量δr1(j)，得到第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式，以第二列圆锥滚子每个切片上的轴向变型量δa2(j)和每个切片上的径向变形量δr2(j)，得到第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式；步骤三、根据Hertz线接触理论，由圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn(j)和圆锥滚子每个切片上法向接触载荷qi(j)关系式，得到圆锥滚子的法向接触载荷为所有切片法向接触载荷qi(j)的和，根据第一列圆锥滚子的法向接触载荷得到在第一列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩同理，得到第二列圆锥滚子的法向接触载荷在第二列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩步骤四、根据轴承内圈在外部载荷和滚子反作用力下处于平衡状态，建立以内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ为未知数的内圈的三元力学平衡方程，运用Newton-Raphson迭代法求解力学平衡方程得到δa、δr、θ的值；步骤五、将δa、δr、θ的值代入步骤二，得到第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)和第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)，再将第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn1(j)和第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)代入步骤三，得到交叉圆锥滚子轴承两列滚子的载荷分布。2.如权利要求1所述的一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，其特征在于：所述的每个切片上的法向变形量δn1(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式为δn1(j)＝δa1sinαe+δr1cosαe其中，dm1(j)为第一列圆锥滚子每个切片的中心节圆直径，为滚子母线与其中心线的夹角，h为每片圆锥滚子的厚度，leff1(j)为第一列滚子每个切片的中心位置；leff1(j)＝0.5h(1+2(j-1))。3.如权利要求1所述的一种获取交叉圆锥滚子轴承载荷分布的方法，其特征在于：所述的第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δn2(j)与内圈相对外圈在轴向力Fa作用下产生轴向位移δa、在径向力Fr作用下产生径向位移δr、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式为δn2(j)＝-δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛荣军，徐金超，倪艳光，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