[发明专利]基于空心圆柱滚子接触变形量和载荷分布的轴承参数优化方法

说明书

本发明公开了一种基于空心圆柱滚子接触变形量和载荷分布的轴承参数优化方法，包括以下步骤：S1：根据工况要求，初步计算空心圆柱滚子轴承的内外圈尺寸、滚动体数目、滚动体空心度及轴承径向游隙的设计参数；S2：计算空心圆柱滚子轴承载荷分布：S3：将通过S1和S2计算出的空心圆柱滚子轴承载荷分布计算结果与滚动体载荷的许用值进行对比分析，对不符合规定的轴承进行参数优化。本方法通过对轴承的各项参数进行计算和测量将不符合规定的参数进行进一步优化，从而保证轴承的生产和设计符合国家标准。

技术领域

本发明涉及空心圆柱滚子轴承荷载分布技术领域，尤其涉及基于空心圆柱滚子接触变形量和载荷分布的轴承参数优化方法。

背景技术

空心圆柱滚子轴承作为一种新型轴承，由于其预负荷安装工艺简单，且可满装滚子和空心滚子始终受有预载荷，因而具有高回转精度、高刚度、高极限转速及高承载能力等优点，特别适合于高速重载场合。迄今为止，虽然国内外学者在空心圆柱滚子轴承的理论研究方面做了大量工作，并取得了许多有意义的成果，然而也存在许多需要完善的地方。目前为了优化和改善轴承的各项参数我们首先需要测量和计算轴承的多种参数信息如：轴承的装配高值、旋转速度、轴承的端面跳动值、轴承的外径摆动值以及轴承的载荷信息，通过对上述参数信息的测量和计算将不达标的轴承参数进行进一步的优化和改良，从而保证轴承的各项参数达到生产和使用要求。然而现有技术中在计算空心圆柱滚子轴承的载荷分布时候都沿用实心圆柱滚子的接触变形量来计算，计算公式中并没有考虑空心度对接触变形量的影响情况，因而会导致轴承载荷分布的计算结果误差较大，因此造成工作人员花费大量的时间和精力优化出的轴承参数存在不准确的现象。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了基于空心圆柱滚子接触变形量和载荷分布的轴承参数优化方法包括以下步骤：

S1：根据工况要求，初步计算空心圆柱滚子轴承的内外圈尺寸、滚动体数目、滚动体空心度及轴承径向游隙的设计参数；

S2：计算圆柱滚子轴承载荷分布：

S21：根据滚子的接触变形理论提出计入空心度来计算空心圆柱滚子接触变形量δ_c，分析空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系；

S22：建立空心圆柱滚子接触变形量的有限元模型，采用有限元分析软件对空心圆柱滚子的接触变形量进行物理仿真，验证S1中计入空心度计算空心圆柱滚子接触变形量δ_c的正确性；

S23：根据空心圆柱滚子的接触变形量的有限元计算结果，结合滚子的接触变形理论，计算空心圆柱滚子接触变形量δ_c；

S24：根据S23中提出的空心圆柱滚子接触变形量的计算方法推算空心圆柱滚子与轴承内外圈的载荷变形关系式，进而根据变形协调条件完成对空心圆柱滚子轴承载荷分布的求解；

S3：将通过S1和S2计算出的空心圆柱滚子轴承载荷分布计算结果与滚动体载荷的许用值进行对比分析，对不符合规定的轴承进行参数优化。

所述空心度与空心圆柱滚子接触变形量δ_c的关系为

δ_c＝f(λ,q,r,h_r)

式中，λ＝2(1-μ²)/πE，μ和E分别为滚子材料的泊松比和弹性模量，q为作用在空心圆柱滚子上的线载荷，r为空心圆柱滚子的外圆半径，h_r为空心圆柱滚子的空心度，h_r＝r_i/r，r_i为空心圆柱滚子的内孔圆半径。

空心圆柱滚子接触变形量δ_c采用如下方式计算：