[发明专利]一种用于卸胎机轴承多轴疲劳寿命的预测方法

说明书

本发明公开一种用于卸胎机轴承多轴疲劳寿命的预测方法，运用多轴疲劳临界面理论对卸胎机的轴承疲劳寿命进行预测，相较于传统L‑P轴承寿命预测理论只考虑正应力对寿命的影响，本发明考虑剪、拉、压多轴随机变幅应力的影响，更符合轴承实际情况，预测模型与理论也较为科学。

技术领域

本发明属于卸胎机领域，特别涉及一种用于卸胎机轴承多轴疲劳寿命的预测方法。

背景技术

随着我国矿用机械数量的提高，其所用轮胎的数量也随之提高。巨型卸胎机专门用于卸载重达6t的矿用轮胎，在轮胎加工生产时，需用卸胎机将其卸载并进行90°的翻转，在翻转过程中，由于轮胎巨大的惯性力，轮胎易与卸胎装置产生碰撞，引起系统振动，卸胎装置中的轴承也将承受复杂多变的载荷。复杂的工况易使轴承发生失效，引发安全事故。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明旨在提供一种用于卸胎机轴承多轴疲劳寿命的预测方法，为轴承的力学特性与使用安全性提供相关理论支撑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于卸胎机轴承多轴疲劳寿命的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：

1)根据卸胎机结构，建立卸胎机三维模型，并将卸胎机三维模型导入ADAMS中进行动力学仿真分析，模拟卸胎机运作状况，获得卸胎机最下方摇臂处轴承(此处为危险部位轴承)处的动载荷谱；

2)建立卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型；

3)将卸胎机最下方摇臂处轴承的三维模型与ADAMS获得的动载荷谱导入ANSYS中对卸胎机最下方摇臂处轴承进行瞬态动力学分析，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的等效应力载荷谱；

4)根据瞬态动力学分析，在ANSYS找出等效应力最大的节点并获取等效应力最大节点的应力、应变时间历程；

5)根据等效应力最大的节点的应力、应变，结合弹性力学，进行最大正应变的最大剪应变面的搜索，并将此面作为临界面，计算临界面上的法向正应变、剪应变、正应力，并记录法向正应变、剪应变、正应力随时间变化的历程；

6)对法向正应变、剪应变、正应力的三参数进行循环计数；

7)结合Wang-Brown模型，进行寿命预测。

进一步的，步骤1)中，最下方摇臂处轴承动载荷谱均包括竖向力载荷谱、轴向力载荷谱和横向载荷谱。

进一步的，步骤3)中进行瞬态动力学分析的方法如下：设置卸胎机最下方摇臂处轴承的材料，对卸胎机最下方摇臂处轴承进行约束与载荷施加，设置外圈完全固定，内圈底面全约束，以柱坐标系约束滚珠绕公转方向的转动以模拟约束架对其的作用，滚珠与内圈、外圈采用有摩擦接触，算法采用增广拉格朗日算法，设置接触刚度，进行网格划分，获得摇臂处轴承，获得卸胎机最下方摇臂处轴承的等效应力载荷谱。

进一步的，步骤5)中确定临界面的具体方法如下：

根据瞬态动力学分析得到的等效应力最大节点的应力、应变，结合弹性力学，旋转应力、应变坐标到任意平面，求得任意面上的应力与应变，转换公式如下式(1)、(2)、(3)所示，其中θ、两角度取值范围均为[0°，180°)，θ、取一个搜索步长进行临界面的搜索，其余应变、应力分量同理可得；

ε'＝(M)^Tε(M) (1)；

σ'＝(M)^Tσ(M) (2)；

式中，ε、σ为原坐标系下应变、应力张量，ε′、σ′为旋转后新坐标系下应变、应力张量；