[发明专利]一种交叉圆锥滚子轴承静刚度的快速提取方法

说明书

一种交叉圆锥滚子轴承静刚度的快速提取方法，本发明首先基于Hertz接触理论和滚动轴承设计方法建立交叉圆锥滚子轴承的精确数学模型，分出第一列圆锥滚子和第二列圆锥滚子进行单独计算，采用切片单独计算载荷计算法向接触载荷的方法，并采用数值方法对力学平衡方程进行求解，将求解值代入刚度矩阵得出交叉圆锥滚子轴承静刚度值。本发明给出了一种联合外载工况下快速精确计算交叉圆锥滚子轴承刚度的方法，以辅助工程应用，指导交叉圆锥滚子轴承的设计选型。

技术领域

本发明涉及交叉圆锥滚子轴承领域，具体说的是一种交叉圆锥滚子轴承静刚度的快速提取方法。

背景技术

轴承的刚度是在负荷方向上轴承内、外圈产生单位的相对弹性位移量所需加的外载荷，轴承的刚度反映了其在承受负载时抵抗弹性变形的能力，是轴承结构对弹性变形难易程度的表征。轴承刚度能判断出交叉圆锥滚子轴承的结构和选型是否合理，对于轴承的设计选型具有重要的指导意义。交叉滚子轴承因其高刚性、高旋转精度、高转速等特点而广泛应用在精密旋转工作台、立式车床、卧式车床、立式磨床等场合。交叉圆锥滚子轴承受力情况复杂，快速准确获取其刚度特性十分困难。目前，国内外学者对交叉圆锥滚子轴承研究较少，对交叉圆锥滚子轴承刚度的计算也没有给出具体的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种交叉圆锥滚子轴承静刚度的快速提取方法，能够得到辅助工程应用、指导交叉圆锥滚子轴承设计的交叉圆锥滚子轴承静钢度。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种交叉圆锥滚子轴承静刚度的快速提取方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、建立交叉圆锥滚子轴承的力学模型，设置位置角为零度且与其方向相同的滚子为第一列圆锥滚子，与第一列圆锥滚子交叉垂直的滚子为第二列圆锥滚子；

步骤二、将第一列圆锥滚子和第二列圆锥滚子沿其中心线方向切分成n片，得到第一列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δ_n1(j)与内圈相对外圈在轴向力F_a作用下产生轴向位移δ_a、在径向力F_r作用下产生径向位移δ_r、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式，以及得到第二列圆锥滚子每个切片上的法向变形量δ_n2(j)与内圈相对外圈在轴向力F_a作用下产生轴向位移δ_a、在径向力F_r作用下产生径向位移δ_r、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ的关系式；

步骤三、根据Hertz线接触理论，由圆锥滚子每个切片上的法向变形量δ_n(j)和圆锥滚子每个切片上法向接触载荷q_i(j)关系式，得到圆锥滚子的法向接触载荷为所有切片法向接触载荷q_i(j)的和，根据第一列圆锥滚子的法向接触载荷得到在第一列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩同理，得到第二列圆锥滚子的法向接触载荷在第二列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩

步骤四、轴承内圈在外部载荷和滚子反作用力下处于平衡状态，根据第一列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩以及第二列圆锥滚子的法向接触载荷在第二列圆锥滚子位置角处的轴向分力径向分力轴向分力产生的转矩径向分力产生的转矩建立以内圈相对外圈在轴向力F_a作用下产生轴向位移δ_a、在径向力F_r作用下产生径向位移δ_r、在倾覆力矩M作用下产生倾角位移θ为未知数的内圈的三元力学平衡方程，运用Newton-Raphson迭代法求解力学平衡方程得到δ_a、δ_r、θ的值；