一種獲取球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種獲取球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法及裝置，本發(fā)明首先獲取球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù)；然后根據(jù)球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力下的平衡方程計算球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中心徑向位移δr、軸向位移δa和角位移θ；最后將所計算出的徑向位移δr、軸向位移δa、角位移θ和軸承參數(shù)帶入主滾道滾子剛度矩陣Kroller和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型中，即可得到主滾道滾子剛度矩陣Kroller和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。本發(fā)明既能得到球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承總體剛度矩陣，又能獲知單個滾道(主、輔滾道)的剛度矩陣，為球?柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承主、輔滾道各參數(shù)的合理設(shè)計提供依據(jù)。
【專利說明】
-種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法及裝置，屬于轉(zhuǎn)盤軸承
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承能夠承受一定的傾覆力矩和徑向載荷，同時還能承受較大的 軸向載荷，且在滿足特定的軸向負(fù)載時，其與Ξ排滾子轉(zhuǎn)臺軸承相比軸向尺寸顯著減小，軸 向結(jié)構(gòu)緊湊，更加適用于對軸向尺寸要求較高的場所，因此具有更加良好的綜合經(jīng)濟效益。 球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承的剛度矩陣反映了其在承受負(fù)載時抵抗彈性變形的能力，是軸承結(jié)構(gòu) 對彈性變形難易程度的表征，剛度矩陣能判斷出球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承的結(jié)構(gòu)和選型是否合 理，對于球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承的選型具有重要的指導(dǎo)意義。球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承同時包含主 滾道滾子線接觸和輔滾道鋼球點接觸，滾動體受力接觸形式的多樣性導(dǎo)致其剛度矩陣的求 解更加復(fù)雜，也致使目前欠缺精確求解球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計 算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承總剛度矩陣的方法，W解決目 前無法精確獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的問題。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提供了一種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方 法，該方法的步驟如下：
[0005] 1)獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù)，包括滾子直徑、滾子數(shù)、滾子母線 長度、鋼球直徑、鋼球數(shù)、主滾道節(jié)圓直徑、輔滾道節(jié)圓直徑、鋼球原始接觸角、內(nèi)溝曲率系 數(shù)和外溝曲率系數(shù)，W及球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾覆力 矩；
[0006] 2)建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力聯(lián)合作用下的 平衡方程，將每個滾子承受的法向負(fù)載和每個鋼球承受的法向負(fù)載帶入所建立的平衡方 程，計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、徑向位移Sr、軸向位移Sa和角位移Θ;
[0007] 3)建立主滾道滾子剛度矩陣Kreller和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型，并 將所計算出的徑向位移Sr、軸向位移δ。、角位移巧日軸承參數(shù)帶入主滾道滾子剛度矩陣Krnller 和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型中，即可得到主滾道滾子剛度矩陣Kreller和或輔 滾道鋼球剛度矩陣Kball。
[000引所述步驟2)中建立的平衡方程為：
[0012] 其中Fr、Fa和Μ分別為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾 覆力矩;Qll為每個滾子承受的法向負(fù)載，Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ 11為 位置角，dml為子節(jié)圓直徑，Q21為每個鋼球承受的法向負(fù)載，Κη2為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載- 變型系數(shù)，叫為原始接觸角，巧='^式,0.5)D,,_，mv卸為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中屯、所在圓的 半徑，恥1為鋼球的位置角，02Φ為鋼球受載后的接觸角，Zl為滾子數(shù)目，Z2為鋼球數(shù)目。
[0013] 所述步驟2)中球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、徑向位移δτ、軸向位移Sa和角位移Θ的計算 采用^wton迭代法。
[0014] 所述步驟3)中的主滾道滾子剛度矩陣KrDller計算模型為：
[0015]
[0016] 其中Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ 11為滾子的位置角，dml為子節(jié)圓 直徑，Zl為滾子數(shù)目。
[0017]所述步驟3)中輔滾道鋼球剛度矩陣Kball計算模型為
[0022] 其中A = (fi + fe-l)Dw2為內(nèi)外圈原始溝曲率中屯、距，α〇為原始接觸角， 巧=1如+錢為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中必所在圓的半徑，Ζ2為鋼球數(shù)目，恥1為 Α. 鋼球的位置角。
[0023] 將得到的主滾道滾子剛度矩陣Kroner和輔滾道鋼球剛度矩陣Kball相加即為球-柱 聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承的總剛度矩陣。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置，該裝置包括參數(shù) 獲取模塊、位移計算模塊和剛度矩陣計算模塊，
[0025] 所述的參數(shù)獲取模塊用于獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù)，包括滾子 直徑、滾子數(shù)、滾子母線長度、鋼球直徑、鋼球數(shù)、主滾道節(jié)圓直徑、輔滾道節(jié)圓直徑、鋼球原 始接觸角、內(nèi)溝曲率系數(shù)和外溝曲率系數(shù)，W及球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑 向力、軸向力和傾覆力矩；
[0026] 所述的位移計算模塊用于建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道 反作用力聯(lián)合作用下的平衡方程，將每個滾子承受的法向負(fù)載和或每個鋼球承受的法向負(fù) 載帶入所建立的平衡方程，計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、徑向位移Sr、軸向位移Sa和角位移 白；
[0027] 所述的剛度矩陣計算模塊用于建立主滾道滾子剛度矩陣Krnller和或輔滾道鋼球剛 度矩陣Kball的計算模型，并將計算出的徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ和軸承參數(shù)帶入主 滾到滾子剛度矩陣Krnller和輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。
[0028] 所述的位移計算模塊建立的平衡方程為：
[0032] 其中Fr、Fa和Μ分別為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾 覆力矩;Qll為每個滾子承受的法向負(fù)載，Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ 11為 位置角，dml為子節(jié)圓直徑為，Q2功每個鋼球承受的法向負(fù)載，Κη2為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù) 載-變型系數(shù)，日日為原始接觸角，巧=^,"3+(/;-〇.5)〇,,:('"啤為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中屯、所在 圓的半徑，恥1為鋼球的位置角，02Φ為鋼球受載后的接觸角。
[0033] 所述的剛度矩陣計算模塊建立的主滾道滾子剛度矩陣KrDller計算模型為：
[0034]
[0035] 其中Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ 11為滾子的位置角，dml為子節(jié)圓 直徑，Zl為滾子數(shù)目。
[0036] 所述的剛度矩陣計算模塊建立的輔滾道鋼球剛度矩陣Kbaii計算模型為
[0041 ]其中A= (fi + fe-l)Dw2為內(nèi)外圈原始溝曲率中屯、距，α〇為原始接觸角， /?,:=|式,，-+-(/,'-0.5)0,.,，('〇.啤為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中屯、所在圓的半徑，22為鋼球數(shù)目，如1為 鋼球的位置角。
[0042]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明首先獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù);然 后建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力下的平衡方程，將每個滾 子承受的法向負(fù)載和每個鋼球承受的法向負(fù)載帶入所建立的平衡方程，計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn) 盤軸承中屯、徑向位移Sr、軸向位移Sa和角位移Θ;最后建立主滾道滾子剛度矩陣Krnller和或輔 滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型，并將所計算出的徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ和軸 承參數(shù)帶入主滾道滾子剛度矩陣Kroner和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型中，即可 得到主滾道滾子剛度矩陣Kroner和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。通過上述過程本發(fā)明既能 得到球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承總體剛度矩陣，又能獲知單個滾道(主、輔滾道)的剛度矩陣，從而 能夠更加深入直觀的判斷出對單個滾道的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選型是否合理，為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸 承主、輔滾道各參數(shù)的合理設(shè)計提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0043] 圖1是球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)簡圖；
[0044] 圖2是當(dāng)Fa = 0kN、M=0kN · m時徑向剛度Kr與徑向負(fù)載Fr的變化關(guān)系圖；
[0045] 圖3是當(dāng)Fr = 0kN、M=0kN · m時軸向剛度Ka與軸向負(fù)載Fa的變化關(guān)系圖；
[0046] 圖4是當(dāng)Fr = OkN、Fa = OkN時角剛度Κθ與傾覆力矩Μ的變化關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[004引本發(fā)明獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法的實施例
[0049] 本發(fā)明首先獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù);然后根據(jù)球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤 軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力下的平衡方程計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、徑 向位移δτ、軸向位移Sa和角位移Θ;最后將所計算出的徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ和軸 承參數(shù)帶入主滾道滾子剛度矩陣Knller和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型中，即可 得到主滾道滾子剛度矩陣Krnller和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。該方法的具體實施過程如 下：
[0050] 假設(shè)球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承外圈固定，當(dāng)內(nèi)圈承受徑向力Fr、軸向力Fa和傾覆力矩Μ聯(lián) 合作用時，其徑向位移為Sr、軸向位移為δ。、角位移為Θ，并規(guī)定上排滾子為主滾道，下標(biāo)為1， 下排鋼球為輔滾道，下標(biāo)為2,并用1表示滾動體(主滾道滾子、輔滾道鋼球)的位置。
[0051] 1 .主滾道滾子剛度矩陣Kroner的求解過程，如下所示：
[0052] W軸承中屯、為坐標(biāo)原點，在軸承徑向平面內(nèi)建立極坐標(biāo)系，坐標(biāo)系極軸穿過受載 最大滾子軸線，每個滾子承受的法向負(fù)載為化1，滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)為Knl， 位置角為Φ 11，子節(jié)圓直徑為cUl，則：
[0053]
(1)
[0054] 可W認(rèn)為化1為因變量，徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ為Ξ個自變量，其關(guān)系用 如下方程表示：
[0055] Qn = f(Sr，Sa，白）
[0056] 將化1分別對徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ求偏導(dǎo)，如下所示：
[0062]由滾子反作用合力，可求得滾子剛度矩陣Krnller:
[0073] 2.輔滾道鋼球剛度矩陣Kbaii的求解過程，如下所示：
[0074] W軸承中屯、為坐標(biāo)原點，在軸承徑向平面內(nèi)建立極坐標(biāo)系，坐標(biāo)系極軸穿過受載 最大鋼球中屯、，每個鋼球承受的法向負(fù)載為化1，滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)為Κη2， A=(fi+fe-l)Dw2為內(nèi)外圈原始溝曲率中屯、距，α〇為原始接觸角
為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中屯、所在圓的半徑，恥1為鋼球的位置角，則：
[0075]
[0076] 可W認(rèn)為化1為因變量，徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ為立個自變量，其關(guān)系用 如下方程表示：
[0077] Q2i = h 他Λ，白）
[007引將化1分別對徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移目求偏導(dǎo)，如下所示：

[009引02Φ為鋼球受載后的接觸角，恥1為鋼球位置角，Zl為滾子數(shù)，Z2為鋼球數(shù)，f功輔滾 道內(nèi)溝曲率半徑系數(shù)，fe為輔滾道外溝曲率半徑系數(shù)，Dw2為輔滾道鋼球直徑。
[0096] 3.總剛度矩陣K的求解過程。
[0097] 由于軸承內(nèi)圈在外部載荷、主滾道滾子反作用力合力、輔滾道鋼球反作用力合力 作用下處于平衡狀態(tài)，故其平衡方程如下：
[009引片-(片1+片2)=0
[0099] Fa-(Fa^+Fa^)=0
[0100] M-(m1+m2)=0
[0101] 代入上文主滾道滾子反作用力合力和輔滾道鋼球反作用力合力表達(dá)式，可得出其 平衡方程如下：
(5)
[0102]
[0103] Ξ個受力平衡方程構(gòu)成了未知量δτ、δ3、θ的Ξ元方程組，可運用化wton迭代法進(jìn)行 運算求解，將求得的Sr、Sa、0數(shù)值和軸承主、輔滾道各參數(shù)代入剛度矩陣各因子算式中，即可 得到主滾道滾子剛度矩陣KrDller和輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的具體數(shù)值。
[0104] 由于軸承內(nèi)圈所受外部載荷等于軸承主滾道滾子反作用力合力與輔滾道鋼球反 作用力合力之和，故球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承整體剛度矩陣K = Krnller+Kball，即：
[0105]
[0106] 本發(fā)明獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置的實施例
[0107] 本發(fā)明獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置包括參數(shù)獲取模塊、位移計算模 塊和剛度矩陣計算模塊，其中參數(shù)獲取模塊用于獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參 數(shù)，包括滾子直徑、滾子數(shù)、滾子母線長度、鋼球直徑、鋼球數(shù)、主滾道節(jié)圓直徑、輔滾道節(jié)圓 直徑、鋼球原始接觸角、內(nèi)溝曲率系數(shù)和外溝曲率系數(shù)，W及球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工 作中所承受徑向力、軸向力和傾覆力矩;位移計算模塊用于建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在 外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力聯(lián)合作用下的平衡方程，將每個滾子承受的法向負(fù)載和或 每個鋼球承受的法向負(fù)載帶入所建立的平衡方程，計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、徑向位移 δτ、軸向位移Sa和角位移Θ;剛度矩陣計算模塊用于建立主滾道滾子剛度矩陣KrDller和或輔滾 道鋼球剛度矩陣Kbaii的計算模型，并將計算出的徑向位移Sr、軸向位移Sa、角位移Θ和軸承 參數(shù)帶入主滾到滾子剛度矩陣Krnller和輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。該裝置各個模塊的具體 實現(xiàn)方式已在方法的實施例中進(jìn)行了詳細(xì)說明，運里不再寶述。
[0108]下面W某機械廠取料機用球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承為例對本發(fā)明的實施過程進(jìn)行說 明，該實例中球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承的滾動體相關(guān)參數(shù)為:Dwi = 38mm、Zi = 178、L = 38mm、Dw2 = 33mm、Z2=199,分別代表:滾子直徑、滾子數(shù)、滾子母線長度、鋼球直徑和鋼球數(shù);主滾道節(jié) 圓直徑cUi = 2680mm，輔滾道節(jié)圓直徑dm2 = 2628mm，鋼球原始接觸角日日=45°，內(nèi)、外溝曲率系 數(shù)分別是。=0.513^6 = 0.523。此取料機用球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承正常工作中，所承受徑向 力、軸向力和傾覆力矩不超過:Fr = 200kN、Fa= 10000kN、M= 1200kN · m。該實例中球-柱聯(lián)合 轉(zhuǎn)盤軸承總剛度矩陣的獲取過程如下：
[0109 ] - .求解球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中屯、各位移量
[0110] 將每個滾子承受的法向負(fù)載化1和每個鋼球承受的法向負(fù)載化1，代入軸承內(nèi)圈在 外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力聯(lián)合作用下的總平衡方程，Ξ個受力平衡方程構(gòu)成了軸承 內(nèi)圈中屯、徑向位移Sr、軸向位移δ。、角位移ΘΞ個未知量的Ξ元方程組，運用化wton迭代法進(jìn) 行運算求解，求解出δτ、Sa、Θ的數(shù)值。
[0111] 本實例中的機械廠取料機用球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工況最大外部負(fù)載Fr = 200kN、Fa= 10000kN、M= 1200kN · m下，其徑向位移Sr = 〇. 16662mm、軸向位移Sa = 0.0802mm、 角位移目= 0.00001168化ad。
[0112] 二.求解球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承主、輔滾道剛度矩陣
[0113] 1 .主滾道滾子剛度矩陣Kroner的求解
[0114] 將求解得出的徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ數(shù)值W及軸承參數(shù)，代入W下表達(dá) 式：

[0130] 在上式矩陣中，線性剛度的單位為N/mm(矩陣1、2列），角剛度的單位為N · mm/rad (矩陣第3列）。
[0131] 2.輔滾道鋼球剛度矩陣Kbaii的求解
[0132] 將求解得出的徑向位移δτ、軸向位移δ。、角位移Θ數(shù)值W及軸承參數(shù)，代入W下表達(dá) 式：

[014引在上式矩陣中，線性剛度的單位為N/mm(矩陣1、2列），角剛度的單位為N · mm/rad (矩陣第3列）。
[0149] 求解球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承總剛度矩陣
[0150] 軸承內(nèi)圈所受外部載荷等于軸承主滾道滾子反作用力合力與輔滾道鋼球反作用 力合力之和，故球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承整體剛度矩陣K = Krnller+Kball，即：
[0151]
[0152] 在上式矩陣中，線性剛度的單位為N/mm(矩陣1、2列），角剛度的單位為N · mm/rad (矩陣第3列）。
[0153] 通過上述過程本發(fā)明既能得到球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承總體剛度矩陣，又能獲知單個 滾道(主、輔滾道)的剛度矩陣，從而能夠更加深入直觀的判斷出對單個滾道的結(jié)構(gòu)設(shè)計和 選型是否合理，為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承主、輔滾道各參數(shù)的合理設(shè)計提供依據(jù)。
【主權(quán)項】
1. 一種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征在于，該方法的步驟如下： 1) 獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù)，包括滾子直徑、滾子數(shù)、滾子母線長度、 鋼球直徑、鋼球數(shù)、主滾道節(jié)圓直徑、輔滾道節(jié)圓直徑、鋼球原始接觸角、內(nèi)溝曲率系數(shù)和外 溝曲率系數(shù)，以及球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾覆力矩； 2) 建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作用力聯(lián)合作用下的平衡 方程，將每個滾子承受的法向負(fù)載和每個鋼球承受的法向負(fù)載帶入所建立的平衡方程，計 算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中心徑向位移心、軸向位移心和角位移Θ; 3) 建立主滾道滾子剛度矩陣Kroner和或輔滾道鋼球剛度矩陣Kball的計算模型，并將所計 算出的徑向位移軸向位移S a、角位移Θ和軸承參數(shù)帶入主滾道滾子剛度矩陣Krciller和或輔 滾道鋼球剛度矩陣K ball的計算模型中，即可得到主滾道滾子剛度矩陣Krciller和或輔滾道鋼 球剛度矩陣Kball。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征在于，所述 步驟2)中建立的平衡方程為：其中Fr、F4PM分別為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾覆力 矩;Qn為每個滾子承受的法向負(fù)載，Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ η為位置 角，dml為子節(jié)圓直徑，Q21為每個鋼球承受的法向負(fù)載，Κη2為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變型 系數(shù)，α〇為原始接觸彡為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中心所在圓的半 徑，Φ2ι為鋼球的位置角，α2Φ為鋼球受載后的接觸角，&為滾子數(shù)目，Ζ2為鋼球數(shù)目。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征在于，所述 步驟2)中球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中心徑向位移5!·、軸向位移5 3和角位移Θ的計算采用Newton迭 代法。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征在于，所述 步驟3)中的主滾道滾子剛度矩陣Kroner計算模型為：其中Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ η為滾子的位置角，dml為子節(jié)圓直 徑，Zi為滾子數(shù)目。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征在于，所述 步驟3)中輔滾道鋼球剛度矩陣Kball計算模型為[(Asina〇-5a-Ri0cosit2i)^+(Acosa〇+5rcosit2i)^]" i(Asina〇-5a-Ri0cosit2i)RiC〇sit2i 其中A = ( f i + f e - 1 ) D w 2為內(nèi)外圈原始溝曲率中心距，α 〇為原始接觸角， 為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中心所在圓的半徑，Z2為鋼球數(shù)目，Φ21為 鋼球的位置角。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的方法，其特征 在于，將得到的主滾道滾子剛度矩陣Kroner和輔滾道鋼球剛度矩陣K ball相加即為球-柱聯(lián)合 轉(zhuǎn)盤軸承的總剛度矩陣。7. -種獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置，其特征在于，該裝置包括參數(shù)獲取模 塊、位移計算模塊和剛度矩陣計算模塊， 所述的參數(shù)獲取模塊用于獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承滾動體的相關(guān)參數(shù)，包括滾子直徑、 滾子數(shù)、滾子母線長度、鋼球直徑、鋼球數(shù)、主滾道節(jié)圓直徑、輔滾道節(jié)圓直徑、鋼球原始接 觸角、內(nèi)溝曲率系數(shù)和外溝曲率系數(shù)，以及球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向 力、軸向力和傾覆力矩； 所述的位移計算模塊用于建立球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承內(nèi)圈在外部負(fù)載和主、輔滾道反作 用力聯(lián)合作用下的平衡方程，將每個滾子承受的法向負(fù)載和或每個鋼球承受的法向負(fù)載帶 入所建立的平衡方程，計算球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承中心徑向位移Sr、軸向位移3 3和角位移Θ; 所述的剛度矩陣計算模塊用于建立主滾道滾子剛度矩陣Kroner和或輔滾道鋼球剛度矩 陣Kball的計算模型，并將計算出的徑向位移、軸向位移、角位移Θ和軸承參數(shù)帶入主滾到 滾子剛度矩陣KrollM·和輔滾道鋼球剛度矩陣Kball。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置，其特征在于，所述 的位移計算模塊建立的平衡方程為：其中Fr、F4PM分別為球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承在正常工作中所承受徑向力、軸向力和傾覆力 矩;Qn為每個滾子承受的法向負(fù)載，Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ η為位置 角，dml為子節(jié)圓直徑為，Q21為每個鋼球承受的法向負(fù)載，Κη2為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變 型系數(shù)，為原始接觸角>為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中心所在圓的半 徑，Φ21為鋼球的位置角，α2Φ為鋼球受載后的接觸角。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置，其特征在于，所述 的剛度矩陣計算模塊建立的主滾道滾子剛度矩陣Kroner計算模型為：其中Knl為滾子與內(nèi)外圈之間總負(fù)載-變形常數(shù)，Φ η為滾子的位置角，dml為子節(jié)圓直 徑，Zi為滾子數(shù)目。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取球-柱聯(lián)合轉(zhuǎn)盤軸承剛度矩陣的裝置，其特征在于，所述 的剛度矩陣計算模塊建立的輔滾道鋼球剛度矩陣Kball計算模型為其中A = ( f i + f e - 1 ) D w 2為內(nèi)外圈原始溝曲率中心距，α 〇為原始接觸角， 為鋼球內(nèi)滾道溝曲率中心所在圓的半徑，Z2為鋼球數(shù)目，Φ21為 鋼球的位置角。
【文檔編號】G06F17/50GK106066915SQ201610382472
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月1日 公開號201610382472.7, CN 106066915 A, CN 106066915A, CN 201610382472, CN-A-106066915, CN106066915 A, CN106066915A, CN201610382472, CN201610382472.7
【發(fā)明人】牛榮軍, 張建虎, 李文灑, 徐金超, 鄧四二
【申請人】河南科技大學(xué)