[发明专利]一种滑动轴承端盖安装间隙值设计方法

权利要求书

1.一种滑动轴承端盖安装间隙值设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立轴承端盖安装组件的有限元模型并求解；

根据CAD三维模型，建立轴承端盖与箱体安装的有限元模型，其中端盖螺栓、轴套和轴套合金层采用一阶六面体单元，单元类型为C3D8I，轴承端盖和箱体部分采用二阶四面体单元，单元类型为C3D10M；将模型底面采用固定约束，轴承端盖与箱体之间初定2mm的初始间隙值，计算的载荷为端盖螺栓的预紧力作用，预紧力为173kN；

步骤2：提取变形值与螺栓载荷的关系曲线并计算斜率；

从计算结果中提取轴承端盖与箱体变形结果，根据计算结果得到轴承端盖与箱体接触面的间隙值与螺栓预紧载荷之间的规律，从计算结果得到失圆度、偏心度以及接触面的间隙值与螺栓载荷基本呈线性关系，变形量与螺栓载荷的关系方程如下：

a圆度与螺栓预紧载荷的斜率：

b纵向偏心度与螺栓预紧载荷的斜率：

c最小间隙值减少量与螺栓预紧载荷的斜率：

d最大间隙值减少量与螺栓预紧载荷的斜率：

步骤3：确定安装工况下螺栓预紧力载荷范围；

根据滑动轴承安装公差、齿轮安装公差、轴套安装最小过盈量和轴承端盖与箱体压紧的要求得到轴套的失圆度、纵向偏心度、端盖与箱体接触面最大间隙值的减少量以及最小间隙值的减少量的要求：

a圆度：F₁(x)≤A₁

b纵向偏心度：F₂(x)≤A₂

c最小间隙值减少量：F₃(x)≥C₁

d最大间隙值减少量：F₄(x)≥C₂

e同时需满足在安装最小过盈量要求时，即时，接触面两侧区域不发生接触：

$k_3\·\frac{C_2}{k_4}\≤C_1$

式中：A₁为安装公差确定的失圆度限定值；

A₂为安装公差确定的纵向偏心度限定值；

C₁为初始间隙值；

C₂为轴套与轴承孔安装最小过盈量要求

得到安装工况下螺栓的预紧载荷满足：

$Max\[\frac{C_1}{k_3},\frac{C_2}{k_4}\]\≤x\≤Min\[\frac{A_1}{k_1},\frac{A_2}{k_2}\]$

$k_3\·\frac{C_2}{k_4}\≤C_1$

步骤4：确定运行工况下螺栓预紧力载荷范围

齿轮箱轴承盖在工作过程中轴套不会发生纵向开口，螺栓预紧载荷满足：n·x≥F_n

齿轮箱轴承盖在工作过程中轴套不会发生切向滑移，螺栓预紧载荷满足：n·μ·x≥F_T

式中：n为齿轮箱端盖螺栓个数；

F_n为轴承载荷纵向分力；

μ为轴承盖与螺母接触面摩擦系数；

F_τ为轴承载荷水平分力

得到安装工况下螺栓的预紧载荷满足：

步骤5：根据步骤3和步骤4综合确定端盖螺栓预紧力

根据安装工况以及滑动轴承运行工况的要求，得到齿轮箱端盖螺栓预紧载荷的范围为：

$Max\[\frac{F_n}{n},\frac{F_{\mathrm{\τ}}}{n\·\mathrm{\μ}},\frac{C_1}{k_3},\frac{C_2}{k_4}\]\≤x\≤Min\[\frac{A_1}{k_1},\frac{A_2}{k_2}\]$

根据有限元计算得到各变形值与螺栓预紧力的关系曲线，对曲线求斜率得：

k₁＝0.00014mm/kN，k₂＝0.00025mm/kN，k₃＝0.003mm/kN，k₄＝0.00057mm/kN

根据轴承力计算得到轴承水平方向载荷为F_τ＝10.5kN，竖直方向载荷为F_n＝0，其中，竖直方向为螺栓连接的方向；

根据计算结果并依据经验和参考机械设计手册，确定各变形量的要求为A₁＝0.013mm，A₂＝0.022mm，C₁＝0.132mm，C₂＝0.025mm，将以上数据带入公式计算得出螺栓的预紧载荷范围为：44kN<x<88kN

参考该轴承安装配合要求，螺栓预紧载荷取80kN；

步骤6：确定端盖与箱体间安装间隙值

根据步骤3和步骤4的要求，确定螺栓载荷的大小；根据确定的螺栓载荷计算安装间隙值的范围为：

带入计算数据得初始安装间隙值的范围为：0.132mm<C₁<0.24mm

参考该轴承安装配合要求，初始安装间隙值取0.2mm。