一种角接触球轴承稳态动力学分析方法

本发明涉及轴承分析设计，具体涉及一种角接触球轴承稳态动力学分析方法。

背景技术：

1、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

1、本发明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。

2、本发明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：

3、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；

4、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；

5、s3、内圈旋转，计算球公转转速nm、离心力fc以及钢球与内圈接触角αi和钢球与外圈接触角αe；

6、s4、利用钢球与内圈接触角αi和钢球与外圈接触角αe计算得到内圈与球的法向接触载荷qi和外圈与球的法向接触载荷qe；

7、s5、利用内圈与球的法向接触载荷qi和外圈与球的法向接触载荷qe计算得到球与内圈的接触应力pi以及球与外圈的接触应力为pe。

8、作为本发明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de、内圈沟底直径di、钢球直径dw、内圈沟曲率系数fi以及外圈沟曲率系数fe。

9、作为本发明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：

10、

11、其中，为径向游隙，其计算公式如下：

12、

13、其中，de为外圈沟底直径、di为内圈沟底直径、dw为钢球直径；

14、其中，ri和re分别为内圈和外圈沟道半径，其计算公式如下：

15、ri＝fidw

16、re＝fedw

17、其中，fi为内圈沟曲率系数、fe为外圈沟曲率系数。

18、作为本发明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：

19、

20、其中，z为球数量；

21、其中，kn为球与内外圈之间总的负荷-变形常数，其满足以下条件：

22、

23、其中，ki为滚动体与内圈之间的负荷-变形常数，ke为滚动体与外圈之间的负荷-变形常数，ki和ke满足以下条件：

24、

25、其中，σρ＝ρ1i+ρ1π+ρ2i+ρ2π

26、

27、

28、

29、

30、其中，dwp为球中心圆直径，表示为：dwp＝0.5(de+di)；

31、利用下面公式计算得到f(ρ)：

32、

33、通过f(ρ)确定nδ的值；

34、η为内圈/外圈与钢球接触的弹性常数，表示为

35、

36、e1、e2为套圈和球的弹性模量，μ1、μ2为套圈和球的泊松比。

37、作为本发明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：

38、

39、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；

40、

41、

42、离心力为：

43、

44、其中，

45、钢球与内圈接触角αi和钢球与外圈接触角αe为：

46、

47、αe＝α-△α

48、αi＝α+δα

49、其中，fa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αi和钢球与外圈接触角αe。

50、作为本发明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qi和外圈与球的法向接触载荷qe为：

51、

52、

53、

54、其中，fa为施加的预紧力，z为球的数量。

55、作为本发明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pi以及球与外圈的接触应力为pe为：

56、

57、

58、其中，a为接触椭圆长半轴，b为接触椭圆短半轴。

59、本发明能够计算得出acbb接触角和接触应力变化规律，为acbb设计提供依据。

技术特征：

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：

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de、内圈沟底直径di、钢球直径dw、内圈沟曲率系数fi以及外圈沟曲率系数fe。

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：

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：

5.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s3中，当内圈以ni r/min旋转时，球公转转速为：

6.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s4中，内圈与球的法向接触载荷qi和外圈与球的法向接触载荷qe为：

7.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s4中，球与内圈的接触应力pi以及球与外圈的接触应力为pe为：

技术总结
本发明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α<subgt;0</subgt;；S2、施加预紧力Fa，利用原始接触角α<subgt;0</subgt;计算增大后的接触角α；S3、内圈旋转，计算球公转转速n<subgt;m</subgt;、离心力F<subgt;c</subgt;以及钢球与内圈接触角α<subgt;i</subgt;和钢球与外圈接触角α<subgt;e</subgt;；S4、利用钢球与内圈接触角α<subgt;i</subgt;和钢球与外圈接触角α<subgt;e</subgt;计算得到内圈与球的法向接触载荷Q<subgt;i</subgt;和外圈与球的法向接触载荷Q<subgt;e</subgt;；S5、利用内圈与球的法向接触载荷Q<subgt;i</subgt;和外圈与球的法向接触载荷Q<subgt;e</subgt;计算得到球与内圈的接触应力P<subgt;i</subgt;以及球与外圈的接触应力为P<subgt;e</subgt;。本发明能够计算得出ACBB接触角和接触应力变化规律，为ACBB设计提供依据。

技术研发人员：季晔,孙端端,李玉杰,孔彧
受保护的技术使用者：洛阳理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15