一种角接触球轴承稳态动力学分析方法技术

本发明专利技术公开了一种角接触球轴承稳态动力学分析方法，包括以下步骤：S1、静态下，测量角接触轴承套圈的精度参数，计算原始接触角α0；S2、施加预紧力Fa，利用原始接触角α0计算增大后的接触角α；S3、内圈旋转，计算球公转转速n

【技术实现步骤摘要】
一种角接触球轴承稳态动力学分析方法


[0001]本专利技术涉及轴承分析设计
，具体涉及一种角接触球轴承稳态动力学分析方法。

技术介绍

[0002]角接触球轴承(简称ACBB)广泛应用于各类机械装备，可以承受轴向力、径向力和力矩联合负荷。已有计算方法显示，滚动轴承动力学分析涉及参数多，工况复杂，理论模型在工程中应用非常困难。本方法基于试验数据，探讨轴承动力学行为，得出ACBB接触角和接触应力变化规律，为ACBB设计提供依据。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为解决现有技术中存在的问题，提供一种角接触球轴承稳态动力学分析方法。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种角接触球轴承稳态动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]S1、静态下，测量角接触轴承套圈的精度参数，计算原始接触角α0；
[0006]S2、施加预紧力F
a
，利用原始接触角α0计算增大后的接触角α；
[0007]S3、内圈旋转，计算球公转转速n
m
、离心力F
c
以及钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
；
[0008]S4、利用钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
计算得到内圈与球的法向接触载荷Q
i
和外圈与球的法向接触载荷Q
e
；
[0009]S5、利用内圈与球的法向接触载荷Q
i
和外圈与球的法向接触载荷Q
e
计算得到球与内圈的接触应力P
i
以及球与外圈的接触应力为P
e
。
[0010]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S1中的精度参数包括外圈沟底直径d
e
、内圈沟底直径d
i
、钢球直径D
w
、内圈沟曲率系数f
i
以及外圈沟曲率系数f
e
。
[0011]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S1中原始接触角α0的计算公式如下：其中，为径向游隙，其计算公式如下：其中，d
e
为外圈沟底直径、d
i
为内圈沟底直径、D
w
为钢球直径；其中，r
i
和r
e
分别为内圈和外圈沟道半径，其计算公式如下：r
i
＝f
i
D
w
r
e
＝f
e
D
w
其中，f
i
为内圈沟曲率系数、f
e
为外圈沟曲率系数。
[0012]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S2中增大后的接触角α通过以下公式计算得到：其中，Z为球数量；其中，K
n
为球与内外圈之间总的负荷
‑
变形常数，其满足以下条件：其中，K
i
为滚动体与内圈之间的负荷
‑
变形常数，K
e
为滚动体与外圈之间的负荷
‑
变形常数，K
i
和K
e
满足以下条件：其中，Σρ＝ρ
1I
+ρ
1Π
+ρ
2I
+ρ
2Π2Π2Π2Π
其中，D
wp
为球中心圆直径，表示为：D
wp
＝0.5(d
e
+d
i
)；利用下面公式计算得到F(ρ)：通过F(ρ)确定n
δ
的值；η为内圈/外圈与钢球接触的弹性常数，表示为
[0013]E1、E2为套圈和球的弹性模量，μ1、μ2为套圈和球的泊松比。
[0014]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S3中，当内圈以ni r/min旋转时，球公转转速为：
其中，β为自转轴空间姿态角，约等于施加预紧力后实际接触角α；其中，β为自转轴空间姿态角，约等于施加预紧力后实际接触角α；离心力为：其中，钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
为：α
e
＝α
‑△
αα
i
＝α+Δα其中，F
a
为施加的预紧力，Z为球的数量，通过优化或迭代计算得出钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
。
[0015]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S4中，内圈与球的法向接触载荷Q
i
和外圈与球的法向接触载荷Q
e
为：为：为：
[0016]其中，F
a
为施加的预紧力，Z为球的数量。
[0017]作为本专利技术一种角接触球轴承稳态动力学分析方法的进一步优化：所述步骤S4中，球与内圈的接触应力P
i
以及球与外圈的接触应力为P
e
为：为：
[0018]其中，a为接触椭圆长半轴，b为接触椭圆短半轴。
[0019]本专利技术能够计算得出ACBB接触角和接触应力变化规律，为ACBB设计提供依据。
附图说明
[0020]图1为陶瓷球轴承转子高速转动时的球受力分解示意图；
[0021]图2为陶瓷球轴承转子高速转动时内圈与轴组成的转子系统的受力示意图；
[0022]图3为陶瓷球轴承转子高速转动时采用外圈挡边引导的保持架受力示意图；
[0023]图4为实施例1中计算得到的转速与接触角关系示意图；
[0024]图5为实施例1中计算得到的ACBB中心圆直径
‑
接触应力关系示意图；
[0025]图6为实施例1中计算得到的ACBB球数
‑
接触应力关系示意图。
具体实施方式
[0026]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容并不局限于下面的实施例。
[0027]本专利提出一种高速角接触球轴承(ACBB)平稳运行状态下的动力学分析方法。已有计算方法显示，滚动轴承动力学分析涉及参数多，工况复杂，理论模型在工程中应用非常困难。本方法基于试验数据，探讨轴承动力学行为，得出ACBB接触角和接触应力变化规律，为ACBB设计提供依据。
[0028]<轴承零件受力分析>
[0029]试验采用陶瓷球，转子高速转动，球与套圈的接触角会发生明显变化，其中球与外圈接触角减小，球与内圈接触角增大，球受力如图1所示。
[0030]根据力平衡方程，可以求解球与内圈接触角α
i
和球与外圈接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种角接触球轴承稳态动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、静态下，测量角接触轴承套圈的精度参数，计算原始接触角α0；S2、施加预紧力F
a
，利用原始接触角α0计算增大后的接触角α；S3、内圈旋转，计算球公转转速n
m
、离心力F
c
以及钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
；S4、利用钢球与内圈接触角α
i
和钢球与外圈接触角α
e
计算得到内圈与球的法向接触载荷Q
i
和外圈与球的法向接触载荷Q
e
；S5、利用内圈与球的法向接触载荷Q
i
和外圈与球的法向接触载荷Q
e
计算得到球与内圈的接触应力P
i
以及球与外圈的接触应力为P
e
。2.如权利要求1所述一种角接触球轴承稳态动力学分析方法，其特征在于，所述步骤S1中的精度参数包括外圈沟底直径d
e
、内圈沟底直径d
i
、钢球直径D
w
、内圈沟曲率系数f
i
以及外圈沟曲率系数f
e
。3.如权利要求2所述一种角接触球轴承稳态动力学分析方法，其特征在于，所述步骤S1中原始接触角α0的计算公式如下：其中，为径向游隙，其计算公式如下：其中，d
e
为外圈沟底直径、d
i
为内圈沟底直径、D
w
为钢球直径；其中，r
i
和r
e
分别为内圈和外圈沟道半径，其计算公式如下：r
i
＝f
i
D
w
r
e
＝f
e
D
w
其中，f
i
为内圈沟曲率系数、f
e
为外圈沟曲率系数。4.如权利要求1所述一种角接触球轴承动刚度计算方法，其特征在于，所述步骤S2中增大后的接触角α通过以下公式计算得到：其中，Z为球数量；其中，K
n
为球与内外圈之间总的负荷

【专利技术属性】
技术研发人员：季晔，孙端端，李玉杰，孔彧，
申请(专利权)人：洛阳巨创轴承科技有限公司，
类型：发明
国别省市：