[發明專利]一種雙列四點接觸球軸承動載荷承載曲線的設置方法

有效

• 申請號: 201310203333.X
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103267061A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 王燕霜;袁倩倩;李璞;曹佳偉;李燕;高鵬飛
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: F16C19/18
• 分類號: F16C19/18
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及一種軸承動載荷承載曲線的設置方法，尤其是風電軸承用雙列四點接觸球軸承動載荷承載曲線的設置方法。

背景技術

能源供應緊張是世界上各國所面臨的普遍問題，風能作為可再生綠色能源受到世界各國的高度重視，風力發電技術也在不斷發展，在國內外3兆瓦及以下的風力發電軸承的研究相對比較成熟，對3兆瓦以上的軸承研究尚處于開發研制階段。在我國風電軸承的研制處于起步階段，很多關鍵技術還沒有完全掌握。

偏航、變槳軸承是風力發電機組關鍵部件之一，其結構形式多為內圈或外圈帶齒的單列或雙列四點接觸球軸承。偏航軸承和變槳軸承的性能直接影響到整機的運行狀態、效率及壽命等。一般情況下，風電機組在野外高空運行，安裝和維護非常不便，并承受聯合載荷(軸向力、徑向力和傾覆力矩)及沖擊載荷，要求偏航軸承、變槳軸承能夠滿足承載能力的要求。偏航軸承、變槳軸承的動載荷承載曲線表明了風電軸承在給定壽命的前提下所承受動載荷的能力。偏航軸承、變槳軸承客戶通常要求風電軸承生產廠家提供風電軸承的動載荷承載曲線。而我國風電軸承廠家提供的動載荷承載曲線都采用簡化畫法，不能精確的描述風電軸承動載荷的實際情況。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種雙列四點接觸球軸承動載荷承載曲線的設置方法。

本發明為了解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種雙列四點接觸球軸承動載荷承載曲線的設置方法，包括以下步驟：

第一步：根據外載荷即軸向動載荷???????????????????????????????????????????????、徑向載荷和傾覆力矩動載荷，求出雙列四點接觸球軸承中鋼球與內外滾道在各個位置角處的法向接觸載荷，具體如下：

雙列四點接觸球軸承在給定結構參數、材料參數及載荷參數的前提下，所述雙列四點接觸球軸承在受外載荷前，考慮軸向游隙時任意鋼球位置接觸對的內外圈溝曲率中心距A由公式：

（1）

求出；

軸向游隙值為零時，內外圈溝曲率中心距A0由公式：

（2）

求出；

公式（1）和（2）中：f_i為內滾道溝曲率半徑系數，f_e為外滾道溝曲率半徑系數，D_w為鋼球直徑，為初始位置接觸角。

假設外圈固定內圈旋轉，外載荷作用在內圈上，雙列四點接觸球軸承受外載荷后，內圈產生位移，所有接觸對的溝曲率中心距均發生了變化：軸承受外載荷后任意鋼球位置，接觸對k(k=1,2,3,4)在位置角處內外圈溝曲率中心距由公式：

（3）求出，公式（3）中，分別為內圈承受軸向動載荷、徑向載荷、傾覆力矩動載荷時，內圈的軸向位移、徑向位移及傾角；為內滾道溝曲率半徑，；為軸承節圓直徑；為鋼球位置角，每個鋼球的位置角可表示如下：，Z為單排鋼球數，j=1,2,…,Z。

內圈發生位移后，接觸對k在位置角處的接觸角由公式：

（4）求出；內圈在外部載荷和法向接觸載荷的作用下處于平衡狀態，內圈的力學平衡方程為：

（5）

公式(5)中，為接觸對k在位置角處的法向接觸載荷，為雙列四點接觸球軸承兩排鋼球之間的中心距。

可根據Hertz接觸理論，由公式

（6）

求出，K_n為滾動體與內外圈總的負荷變形常數，可查相關手冊計算得到，為任意位置角處，沿接觸對k的方向，鋼球與內外滾道總的彈性接觸變形，其值可由公式

（7）

求出，根據給定軸承幾何參數及內圈位移的一個初值，通過公式(1)、(2)、(3)求出A、A₀和，結果代入公式(7)求出；然后由公式(6)求出，由公式(4)求出；把和代入公式(5)，同時令F_r=0，對和進行連續取值，根據公式(5)，采用Newton-Raphson法，求出每組工況(，，F_r)下軸承內圈位移終值，由公式(6)求出軸承各個位置角處的法向接觸載荷。

第二步：計算雙列四點接觸球軸承的額定壽命L₁₀，具體如下：

1、計算套圈的額定動載荷：