[发明专利]一种丝杠支承轴承磨损寿命计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及轴承寿命计算技术领域，具体地说是一种丝杠支承轴承磨损寿命计算方法。

背景技术

由于磨损具有复杂性和多样性的特点，使得传统的试验研究方法和经典微积分计算方法并不能很好地解决实际磨损问题，试验法虽然更接近于实际，但是它需要耗费大量的人力、物力，并且研究周期长、成本高。

随着智能仿真在摩擦学领域的深入，数值仿真技术已经成为解决动态磨损问题的重要方法之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滚珠丝杠轴承磨损寿命计算方法，解决目前滚珠丝杠轴承磨损寿命计算不精确等问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种丝杠支承轴承磨损寿命计算方法，包括以下步骤：

步骤一、设轴承在标准坐标系{o；x,y,z}中时内圈、外圈、保持架和钢球的自转角速度分别为ω_i、ω_o、ω_m和ω_b，则将钢球的自转速度在坐标系{o'；x',y',z'}中向坐标轴投影得到三个分量ω_x'，ω_y'和ω_z'，其中坐标系{o'；x',y',z'}的坐标原点位于钢球球心，x'轴与x轴平行，z'轴沿径向向外，该坐标系以钢球的公转速度绕x轴旋转；

步骤二、对丝杠支承轴承的运动状态进行分析，外圈滚道固定，内圈滚道以ω_i旋转，钢球球心以角速度ω_m绕固定坐标系原点o公转，由此根据内圈滚道绝对角速度ω_i可求出内、外圈相对于保持架的相对角速度ω_im、ω_om及钢球的自传角速度ω_b：

步骤三、根据钢球与内滚道的接触关系，在滚动方向，内圈滚道相对于钢球的滑移或滑动速度u_yi由滚道和钢球的线速度差决定，由此求出u_yi及钢球垂直于滚动方向的滑动速度u_xi；

步骤四、同理，由钢球与外圈滚道的接触关系可得到外圈滚道相对于钢球的滑移或滑动速度u_yo以及钢球垂直于滚动方向的滑动速度u_xo；

步骤五、轴承的磨损寿命t为：

其中，u_x、u_y的取值为u_xi、u_yi或者u_xo、u_yo，Qu取将u_x、u_y代入计算后得到的最大值，a、b为椭圆接触区域长短半轴长度；Q_max表示瞬时法向负荷的最大值，ω_s为钢球相对于滚道的自旋分量；x、y为接触区域任一点，a取值为a_i或者a_o，α取值为α_i或者α_o，p取将a和α代入计算后得到的最小值，K_s表示钢球与滚道之间的磨损系数，H表示维氏硬度，Z表示钢球的个数，e_o表示许用径向游隙增量。

本发明所述步骤中求ω_x'，ω_y'和ω_z'的具体方法为：

ω_x'＝ω_bcosβcosβ' (1)

ω_y'＝ω_bcosβsinβ' (2)

ω_z'＝ω_b sinβ (3)

其中β为钢球自转轴线与x'o'y'平面的夹角，即钢球的姿态角；β'为钢球自转轴在x'o'y'平面内的投影与x'轴的夹角。

本发明所述步骤二中求内、外圈相对于保持架的相对角速度ω_im、ω_om及钢球的自传角速度ω_b的具体方法为：

式中，T_i'为外圈滚道与钢球接触长轴上纯滚动点到球心的距离，T_o'为内圈滚道与钢球接触长轴上纯滚动点到钢球球心的距离，α_o为钢球与外滚道接触角，α_i为钢球与内滚道接触角。