[发明专利]一种减少轴承齿轮传动系统之轴承故障率的轴承选型方法

说明书

一种减少轴承齿轮传动系统之轴承故障率的轴承选型方法，具体按照“内环滚动工作面的承载区长度比为C的承载区转过外环承载区时，动态支持内环承载区长度的滚子数Lcnei大于1，即在运转时内环的承载区长度内，存在滚子数大于等于2的几率”的原则，和“该轴承与传动齿轮匹配时轴承内环集中疲劳几率小于等于50％的轴承”的原则选择轴承，能大幅度地降低轴承的故障率，有效地提高了机器的安全性、可靠性和轴承使用寿命。

技术领域

本发明属于轨道交通等含有轴承、齿轮传动系统的可靠性设计技术领域，具体涉及一种减少轴承齿轮传动系统之轴承故障率的轴承选型方法。

背景技术

机械装备中，如果轴承的滚子数少，特别是在由轴承、齿轮组合而成的传动系统中轴承的滚子数少，则该轴承的故障率大幅度增加。

在本发明人提出“定点疲劳理论”(中国专利《一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法》，ZL20080043838.3；《一种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法》，201210138145.9)之前，传动系统各部件的轴承选型均是孤立进行的，即不考虑与齿轮的匹配关系；进一步的发现是，各部件(如驱动电机、发电机、电风扇、风机、泵、搅拌机、台钻、叶片式压气机、涡轮机、连接柔性联轴器的电机、火车拖车的车轮等等)的轴承选型也缺乏故障发生的机理的考究。以致无论是传动系统的设计或是独立部件的设计，都存在轴承选型的某种盲目性，即虽然考虑了常规承载条件，但没有意识到还存在引起故障多发的内因，更没有意识到促成该内因根据其发展为故障的外因条件，以致在面临故障多发的现实时，所采取的维修对策是按照原设计的选型将故障轴承更换为新品，即所谓“换件维修”。导致在换新之后，同样的故障形式很快发生，严重地影响了机械装备的可靠性和安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种减少轴承齿轮传动系统之轴承故障率的轴承选型方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种减少轴承齿轮传动系统之轴承故障率的轴承选型方法，为了降低轴承的特别是内环的故障率，选择轴承的方法分为两个步骤：

步骤1，选择轴承的第一原则为：选择“内环故障/轴周比”Pneib大于承载区长度比C的倒数的轴承，即内环滚动工作面的承载区通过外环承载区时支持内环承载区长度的滚子数Lcnei大于1、亦即在内环承载区长度内存在滚子数大于2的几率的轴承；

步骤2，选择轴承的第二原则为：若轴承的轴上有传动齿轮，则选择的轴承与传动齿轮匹配时，轴承内环集中疲劳几率小于等于50％的轴承。

进一步，“内环故障/轴周比”Pneib，即内环故障点转动一周所经过的滚子数的计算函数是：Pneib＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z；承载区长度比C的函数定义为承载区长度/轴承滚道的长度；支持内环承载区长度的滚子数Lcnei的公式是：Lcnei＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z*C，式中，D0为轴承的中径[mm]，d为滚子的直径[mm]，A为轴承的接触角[°]，Z为轴承的滚子数，C为内环承载区长度比。

进一步，根据“定点疲劳理论”(中国专利《一种诊断传动系统轴承齿轮故障的定点疲劳识别方法》，201210138145.9)，计算所述轴承与传动齿轮匹配时轴承内环集中疲劳几率。

进一步，为了使现有轴承最大限度地增大承载区长度比C以及满足Lcnei＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z*C>1，应在允许的范围内最大限度地减少轴承的游隙。

轴承发生故障的机理诊断发现：若轴承滚子数少，则在重载使用时容易出现内环故障(外环固定时)。

承载区长度比C的定义为：承载区长度比滚道的长度；例如，轴承的动态承载区一般为轴承360°圆周的45°，C＝1/8。