一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法及仿真模型技术

技术编号：40782065 阅读：6 留言：0更新日期：2024-03-25 20:26

本发明专利技术提供一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法及仿真模型，其中S1：确定滚动体的位置角以及滚动体与波纹滚道的实际接触点，计算实际接触点到轴承旋转轴线的距离，进而根据方程求解滚动体中心到轴承旋转轴线的距离以及接触点处的实际位置角；S2：计算波纹接触角；S3：根据波纹接触角以及滚动体中心、实际接触点到轴承旋转轴线的距离可计算出产生赫兹力的滚动体与波纹滚道的实际接触形变量，即可计算考虑波纹微观弧面与滚动体曲面的波纹滚道与滚动体的接触形变量，进而可根据接触形变量的数值得到滚动体在波纹滚道不同位置时轴承内部的载荷分布情况，分析内、外圈滚道表面波纹度对于轴承各性能的影响规律。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴承，尤其涉及一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法及仿真模型。

技术介绍

1、在轴承运转过程中，轴承内的滚动体会随着位置的改变而周期性的承受这种载荷变化，最理想的情况就是轴承内部所有滚动体受载状态一致。可以使轴承的承载能力以及使用寿命最大化。

2、但实际情况中，由于深沟球轴承特有的承载方式，轴向预紧，滚道表面加工质量等因素，轴承内部不同位置的滚动体会出现受载不一的情况，从细观角度来看，滚道表面加工质量也是影响轴承内部载荷分布的因素之一，其中，波纹度作为一种滚道表面加工质量的重要衡量指标，它的存在使得滚动体与内、外滚道的细观接触关系随滚动体所处轴承圆周方向位置的不同而发生变化。因此，轴承内部滚动体的全周载荷分布状态是周期性宏观变化与局部性细观突变的叠加结果。为了能够更加准确的揭示深沟球轴承的内部载荷分布机理，考虑滚道波纹度对轴承内部载荷全周分布的研究显得尤为重要。

3、目前，一些学者主要集中在轴承承载类型以及轴向预紧力对于轴承内部载荷分布的影响，考虑都是滚动体与波纹度的近似接触变形，并未考虑滚动体与波纹度的圆弧表面对接触变形量的影响，也无法得出波纹度后接触变形量的数值，进而无法得到滚动体在波纹滚道不同位置时对轴承内部载荷分布的影响规律。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的一个技术问题是：现有的对滚动体与波纹滚道的接触形变量为预估近似值，并未考虑滚动体与波纹度的圆弧表面对接触变形量的影响，也无法得出考虑滚道表面波纹度后接触变形量的数值。

2、为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其包括：

3、s1：确定滚动体的位置角以及滚动体与波纹滚道的实际接触点，计算实际接触点到轴承旋转轴线的距离，进而根据方程求解滚动体中心到轴承旋转轴线的距离以及实际接触点相对于波纹滚道沟底的实际位置角；

4、其中，实际接触点位于波纹滚道的上半波；

5、s2：计算波纹接触角，即实际接触点相对于滚动体中心的方向与滚动体在轴承内受载后的运动方向之间的夹角；

6、 s3：根据波纹接触角、滚动体中心和实际接触点到轴承旋转轴线的距离可计算出产生赫兹力的滚动体与波纹滚道的实际接触形变量。

7、在一些实施例中，前述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其中s1中的滚动体中心与轴承旋转轴线的距离以及实际接触点的实际位置角的大小，可根据滚动体与波纹滚道接触未发生形变时的位置关系以及接触相切条件建立方程组：

8、；

9、其中， ρ为实际接触点到轴承旋转轴线的距离， ρ 0为滚动体中心到轴承旋转轴线的距离，ψ i0为滚动体的位置角， ψ i为滚动体与波纹滚道沟底实际接触处的位置角， r为滚动体的半径， a0为波纹滚道波纹度的幅值， n为波纹滚道波纹度的波数， φ0为波纹滚道波纹度的相位， d ri为轴承的理论沟底直径。

10、在一些实施例中，前述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其中2中的波纹接触角计算公式为：

11、；

12、其中， α为预接触点与实际接触点相对于轴承旋转轴线之间的夹角，预接触点为波纹滚道不存在波纹时滚动体与波纹滚道接触的位置， t为实际接触点到滚动体与轴承旋转轴线之间的距离。

13、在一些实施例中，前述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其中s3中的产生赫兹力的接触变形量的计算公式为：

14、；

15、其中， δ b1为滚动体与波纹滚道初始接触变形的法向分量， δ b为滚动体与波纹滚道的初始接触变形，其大小为( ρ 0- d m/2)， d m为轴承的节圆直径， d ri为轴承的理论沟底直径。

16、在一些实施例中，前述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其中s1中的位置角为滚动体中心相对于轴承的中心的方向与背离重力方向的夹角。

17、在一些实施例中，前述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其中s3中实际接触形变量为波纹滚道波纹的微观弧面与滚动体的曲面接触时的接触形变量。

18、本申请第二方面提供一种仿真模型，通过对机器对计算方法的学习而建立，包括前述形变量的计算方法。

19、通过上述技术方案，本公开提供的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，通过确定滚动体的位置角以及滚动体与波纹滚道的实际接触点，计算实际接触点到轴承旋转轴线的距离以及实际接触点相对于滚动体中心的方向与滚动体在轴承内受载后的运动方向之间的夹角，即波纹接触角，最后根据实际接触点到轴承旋转轴线的距离以及波纹接触角可得到产生赫兹接触力的滚动体与波纹滚道的接触变形量，确定滚动体波纹度的圆弧表面接触变形量，进而可根据接触形变量的数值得到滚动体在波纹滚道不同位置时轴承内部的载荷分布情况，分析内、外圈滚道表面波纹度对于轴承各性能的影响。

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【技术保护点】

1.一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，S1中的所述滚动体中心与所述轴承旋转轴线的距离以及所述实际接触点的实际位置角的大小，可根据所述滚动体与所述波纹滚道接触未发生形变时的位置关系以及接触相切条件建立方程组：；

3.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，S2中的所述波纹接触角计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，S3中的所述产生赫兹力的接触变形量的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，S1中的所述位置角为所述滚动体中心相对于所述轴承的中心的方向与背离重力方向的夹角。

6.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，S3中实际接触形变量为所述波纹滚道波纹的微观弧面与所述滚动体的曲面接触时的接触形变量。

7.一种仿真模型，其特征在于，通过对机器对计算方法的学习而建

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【技术特征摘要】

1.一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，s1中的所述滚动体中心与所述轴承旋转轴线的距离以及所述实际接触点的实际位置角的大小，可根据所述滚动体与所述波纹滚道接触未发生形变时的位置关系以及接触相切条件建立方程组：；

3.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于，s2中的所述波纹接触角计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种滚动体与波纹滚道形变量的计算方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铭，汪博，徐昆鹏，刘旭，程旭，周昊，邹京文，吕杭原，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：

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