[发明专利]一种考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法

说明书

一种考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法。该方法包括：(1)计算一系列载荷点下固体润滑轴承的钢球与内外圈的接触变形；(2)应用最小二乘法拟合获得固体润滑球轴承轴承内外套圈与钢球的接触载荷与接触变形幂函数关系式；(3)基于轴承内外套圈与钢球的接触载荷与接触变形的关系式建立固体润滑球轴承力学分析模型；(4)采用Newton‑Raphson法求解模型。本方法克服了基于Hertz接触理论的现有球轴承力学行为分析模型无法考虑固体润滑涂层影响的局限性，提高了固体润滑滚动轴承内部接触力载、接触刚度等力学行为的计算精度与可信度，对准确评价固体润滑涂层对轴承力学特性的影响具有重要意义。

技术领域

本发明属于轴承力学分析领域，具体涉及一种考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法。

背景技术

现有的滚动球轴承力学模型是基于Hertz点接触理论的接触变形公式计算钢球与套圈的接触变形的，无法考虑固体润滑滚动轴承内外圈沟道表面固体润滑涂层对其与钢球接触变形的影响。固体涂层润滑套圈与钢球接触的半解析分析模型或有限元分析模型计算结果表明套圈沟道表面固体润滑涂层对接触变形影响显著，在相同的接触载荷下有涂层和无涂层两种情况的接触变形量差异明显，所以固体润滑球轴承内外圈沟道固体润滑涂层对轴承内外套圈与钢球接触变形的影响是不可忽略的。固体润滑涂层对接触变形的影响必将影响轴承的接触力载分配、刚度等。现有滚动球轴承力学分析模型是基于Hertz点接触理论的，如果应用现有的轴承力学分析模型进行力学行为分析，由于没有考虑固体润滑涂层对轴承力学行为的影响，将无法保证轴承内部接触力载分配和轴承刚度等计算结果的精度与有效性，无法准确评价轴承元件摩擦表面固体润滑涂层对固体润滑滚动轴承力学特性的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决基于Hertz点接触理论的现有轴承力学分析模型由于没有考虑内外套圈沟道表面固体润滑涂层对其与钢球的接触变形的影响，将无法保证其内部接触力载分配和轴承刚度等计算结果的精度与有效性，无法准确评价轴承元件摩擦表面固体润滑涂层对固体润滑滚动球轴承力学特性的影响的问题，提供一种考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法，所述方法具体为：

步骤一：采用基于半解析接触分析模型或有限元接触分析模型求解固体润滑球轴承套圈与钢球(摩擦副)在一系列接触载荷点Q_i下的接触变形δ_i(1≤i≤n+1)；

步骤二：接触力载和接触变形之间服从公式(1)所示的幂函数关系，基于各接触载荷点Q_i的接触变形δ_i，应用最小二乘法拟合获得待定参数c₁和c₂，从而获得接触载荷Q与接触变形δ的关系式：

步骤三：基于考虑固体润滑涂层影响的接触载荷与接触变形关系式建立考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析模型，并采用Newton-Raphson法求解模型。

本发明相对于现有技术的有益效果为：本方法考虑了固体润滑涂层对滚动球轴承内外套圈与钢球之间接触变形的影响，克服了现有基于Hertz点接触理论的球轴承力学行为分析模型无法考虑固体润滑涂层影响的局限性，提高了固体润滑滚动球轴承内部接触力载与刚度等力学行为的计算精度与可信度，对准确评价固体润滑涂层对滚动球轴承力学特性的影响具有重要意义。

附图说明

图1是本发明考虑固体润滑涂层影响的球轴承力学行为分析方法流程图；

图2是本发明的Newton-Raphson法求解拟静力学模型的迭代算法流程图；