[发明专利]高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法及系统

说明书

本发明提出一种高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法及系统，包括如下步骤：获取滚子与轴承内圈及轴承外圈的非线性接触有限元模型；获取轴承的热固耦合非线性模型，本发明的高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法和系统，通过标定阈值的设置，判断第一数据与第二数据的吻合程度，从而判断了仿真与实际结果的差异，通过判定步骤，实现了对模型的准确性的判断，完善了现有高速轴承摩擦损伤与疲劳寿命分析技术的缺点，提高了高速轴承摩擦损伤与疲劳寿命分析的精度，减少仿真结果与试验结果间的误差。

技术领域

本发明涉及轴承仿真分析技术领域，尤其涉及一种高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法及系统。

背景技术

目前高速轴承广泛应用在高速数控机床、高速列车以及车辆动力传动系统中，其载荷、温度与润滑等工况条件变得越来越苛刻，其中滚子与内外滚道接触摩擦损伤是高速轴承主要失效形式，对整个轴系的运转精度、稳定性、可靠性与寿命等具有重要影响。因此，高速轴承摩擦损伤与疲劳寿命预测对于高速轴承性能改善具有重要意义。目前，高速轴承疲劳仿真方法主要是根据静力学仿真得到的应力-应变数据，结合材料S-N曲线对疲劳损伤进行预测，也没有考虑系统的振动、冲击、温度等因素的影响，使得仿真结果与试验结果间存在较大的误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法及系统。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种高速轴承的摩擦损伤与疲劳寿命仿真方法，应用于轴承，包括如下步骤：

获取滚子与轴承内圈及轴承外圈之间的非线性接触有限元模型；获取轴承的热固耦合非线性模型，

根据轴承的热固耦合非线性模型的仿真分析结果与数据库获取的轴承试验结果的吻合程度，获得标定值；

比较预设的标定阈值与标定值的大小；

当标定值大于标定阈值时，获取轴承的接触应力仿真数据，并通过雨流计数法对轴承的接触应力仿真数据进行分析；

对轴承的热固耦合非线性模型进行摩擦损伤仿真计算与疲劳寿命预测。

进一步地，所述比较预设的标定阈值与标定值的大小的步骤之后还包括：

当标定值小于标定阈值时，对轴承的热固耦合非线性模型进行校准分析。

进一步地，滚子与轴承内圈及轴承外圈的非线性接触有限元模型的参数包括：轴承的尺寸结构信息、材料属性信息和接触关系信息。

进一步地，轴承的热固耦合非线性模型的仿真分析包括输入信息，所述输入信息包括：滚子与轴承内圈之间的生热率与热传导系数，滚子与轴承外圈之间的生热率与热传导系数及施加在轴承中心位置的力和扭矩。

进一步地，所述轴承的热固耦合非线性模型的仿真分析结果包括：轴承内圈、轴承外圈的仿真温度数据和仿真应力数据。

进一步地，所述数据库获取的轴承试验结果包括：轴承内圈、轴承外圈的温度数据和应力数据。

进一步地，所述对轴承的热固耦合非线性模型进行校准分析的步骤包括：获取轴承的热固耦合非线性模型的迭代仿真分析结果，以迭代仿真结果替换轴承的热固耦合非线性模型的仿真分析结果。

进一步地，轴承的接触应力仿真数据包括：滚子的接触应力数据、轴承外圈的接触应力数据和轴承内圈的接触应力数据；

所述通过雨流计数法对轴承的接触应力仿真数据进行分析的步骤包括：

对滚子的接触应力数据、轴承外圈的接触应力数据和轴承内圈的接触应力数据进行滤波处理；

采用雨流计数法获取滚子的接触应力的循环次数与应力幅值分布区间；