一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法技术

本发明专利技术提供了一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其包括如下步骤：根据工况条件和球轴承参数建立油膜厚度方程；获取卷吸速度；根据轴承参数，求得滚珠与外滚道的等效弹性模量和综合曲率半径；根据轴承参数、缺陷参数和Hertz接触理论，求得接触椭圆离心率；根据压力和润滑剂粘度间的关系，求得缺陷右侧位置的润滑剂粘度。本发明专利技术可利用所述球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法计算滚动体通过缺陷后边缘时的油膜厚度，并可计算轴承在不同工况下，滚动体通过缺陷后边缘的油膜厚度。滚动体通过缺陷后边缘的油膜厚度。滚动体通过缺陷后边缘的油膜厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法


[0001]本专利技术涉及机械
，具体而言，涉及一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法。

技术介绍

[0002]球轴承广泛应用于电机、机床等各种旋转机构，其不仅能支承转轴旋转，还能维持转轴转动稳定、无振动。轴承油膜厚度关系到滚珠是否与套圈发生碰磨，进而影响轴承的绝缘性能和使用寿命。
[0003]轴承在使用过程中，由于长期处于受载，轴承内部易发生疲劳磨损，导致轴承滚道或滚珠表面出现疲劳凹坑。电机的轴承还会因电机内部电路的瞬时电压不为零形成轴电流，对轴承造成电蚀损伤。这些损伤均会引起轴承油膜厚度发生变化，对轴承的绝缘性能和使用寿命造成严重影响。
[0004]目前对于在各工况条件下滚珠撞击缺陷右边缘时的油膜厚度计算方法较为欠缺，针对计算含缺陷轴承油膜厚度的大小，可更准确地分析轴承的使用寿命，进而实现更安全、更可靠的生产。
[0005]为此，有必要研发一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，以准确地分析轴承的使用寿命，进而实现更安全、更可靠的生产。

技术实现思路

[0006]基于此，为了更好准确地分析轴承的使用寿命，本专利技术提供了一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其具体技术方案如下：
[0007]一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其包括如下步骤：
[0008]步骤1，根据工况条件和球轴承参数建立油膜厚度方程，表达式为：
[0009][0010]式中，α为粘
‑
压系数，η为等温条件下的润滑剂粘度，v为卷吸速度，E
eq
为接触物体的等效弹性模量，W为滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷，R
x
为接触物体的综合曲率半径，k为接触椭圆离心率；
[0011]步骤2，获取卷吸速度v＝v
球
/2，式中，v
球
为滚珠运动速度；
[0012]步骤3，根据轴承参数，求得滚珠与外滚道的等效弹性模量和综合曲率半径为：
[0013]式中，ζ1、ζ2分别为滚珠和轴承外圈的泊松比，E1、E2分别为滚珠和轴承外圈的弹性模量，r
b
为滚珠半径，r
c
为缺陷边缘曲率半径；
[0014]步骤4，根据轴承参数、缺陷参数和Hertz接触理论，求得接触椭圆离心率的表达式
为：
[0015]式中，∑ρ1、∑ρ2分别为滚珠与缺陷右侧的曲率之和；
[0016]步骤5，根据压力和润滑剂粘度间的关系，求得缺陷右侧位置的润滑剂粘度表达式为：η＝η0exp{(lnη0+9.67)[(1+5.1
×
10
‑9p)
z
‑
1]}。
[0017]式中，η0为大气压下润滑剂粘度，p为压力，z取0.68。
[0018]利用所述球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，当所用的球轴承内部出现凹坑缺陷时，通过检测轴承转速和测得轴承的振动信号获取缺陷宽度数据，即可利用所述球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法计算滚动体通过缺陷后边缘时的油膜厚度，并可计算轴承在不同工况下，滚动体通过缺陷后边缘的油膜厚度。
[0019]除此以外，所述球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法还可为预测轴承寿命提供理论参考，并能更高效、合理地对设备进行检修，保证设备的正常运行和提高安全性，提高经济效益。
[0020]进一步地，所述缺陷位于承载区域内且为矩形缺陷，所述缺陷的两个边缘均为圆弧形状。
[0021]进一步地，所述压力包括滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷和滚珠与缺陷右侧的冲击力。
[0022]进一步地，所述滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷的表达式为：
[0023][0024]式中，r
i
为内圈曲率半径，为滚珠在缺陷位置时球心O
b
与x轴正方向的夹角；β为缺陷后边缘与轴承外圈圆心O所在直线与x轴正方向的夹角；θ＝arcsin(L/D
b
)，D
b
为滚珠直径；δ
i
为滚珠与内圈间的接触位移量；δ
o2
为滚珠与缺陷后边缘的位移量；r
o
为轴承外圈曲率半径；K
i
‑
oil
为滚珠与轴承内圈间的接触刚度；W＝K
o
‑
oil
δ
o21.5
，K
o
‑
oil
为轴承缺陷位置滚珠与轴承外圈间的接触刚度，L表示缺陷宽度。
[0025]进一步地，滚珠在水平方向上的速度表达式为：v1＝0.25ω
s
(D
m
‑
D
b
)，式中，ω
s
为转轴角速度，D
m
为轴承节圆直径；
[0026]滚珠在径向方向上速度的表达式为：
[0027]的滚珠与内圈之间的接触变形量、受到的径向载荷力；m
b
为滚珠质量；Δh为缺陷引起的产生最大附加位移，g为重力加速度；M为内圈和转轴质量；Q为健康轴承滚珠在在缺陷位置受到的径向载荷；d
h
为滚珠进入缺陷后引起的载荷重分布从而导致滚珠与内圈压缩量的变化值；
[0028]滚珠运动速度为：
[0029]冲击力的表达式为：
[0030]进一步地，压力的表达式为：
[0031]式中，a、b分别为滚珠与缺陷后边缘接触椭圆的长半轴、短半轴。
[0032]进一步地，缺陷位置处滚珠与轴承外圈间的接触刚度由滚珠与缺陷右侧的接触刚度与油膜刚度串联得到，表达式为：
[0033]式中，R为缩减因子，取R>50％；K
o
为健康轴承滚珠与外滚道的接触刚度，Γ1、Γ2分别为第一、二类完全椭圆积分；∑ρ为滚珠和滚道外圈形成接触副的曲率之和；K
oil
为油膜刚度，∑ρ3、∑ρ4分别为滚珠与轴承外滚道的曲率。
附图说明
[0034]从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
[0035]图1是本专利技术一实施例中一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法的整体结构示意图；
[0036]图2是本专利技术一实施例中滚珠通过缺陷示意图；
[0037]图3是本专利技术一实施例中位置角度示意图；
[0038]图4是本专利技术一实施例中缺陷右侧油膜厚度与轴承转速间的关系示意图。
具体实施方式
[0039]为了使得本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0040]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其特征在于，所述球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法包括如下步骤：步骤1，根据工况条件和球轴承参数建立油膜厚度方程，表达式为：式中，α为粘
‑
压系数，η为等温条件下的润滑剂粘度，v为卷吸速度，E
eq
为接触物体的等效弹性模量，W为滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷，R
x
为接触物体的综合曲率半径，k为接触椭圆离心率；步骤2，获取卷吸速度v＝v
球
/2，式中，v
球
为滚珠运动速度；步骤3，根据轴承参数，求得滚珠与外滚道的等效弹性模量和综合曲率半径为：式中，ζ1、ζ2分别为滚珠和轴承外圈的泊松比，E1、E2分别为滚珠和轴承外圈的弹性模量，r
b
为滚珠半径，r
c
为缺陷边缘曲率半径；步骤4，根据轴承参数、缺陷参数和Hertz接触理论，求得接触椭圆离心率的表达式为：式中，∑ρ1、∑ρ2分别为滚珠与缺陷右侧的曲率之和；步骤5，根据压力和润滑剂粘度间的关系，求得缺陷右侧位置的润滑剂粘度表达式为：η＝η0exp{(lnη0+9.67)[(1+5.1
×
10
‑9p)
z
‑
1]}；式中，η0为大气压下润滑剂粘度，p为压力，z取0.68。2.如权利要求1所述的一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其特征在于，所述缺陷位于承载区域内且为矩形缺陷，所述缺陷的两个边缘均为圆弧形状。3.如权利要求2所述的一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其特征在于，所述压力包括滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷和滚珠与缺陷右侧的冲击力。4.如权利要求3所述的一种球轴承外滚道缺陷右侧油膜厚度计算方法，其特征在于，所述滚珠在缺陷右侧处受到的接触载荷的表达式为：式中，r
i
为内圈曲率半径，为滚珠在缺陷位置时球心O
b
与x轴正方向的夹角；β为缺陷后边缘与轴承外圈圆心O所在直线与x轴正方向的夹角；θ＝arcsin(L/D
b
)，D
b
为滚珠直径；δ

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋玲莉，林诗颖，马姣姣，李伟，李学军，周献文，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：