[發明專利]一種特定載荷下圓柱滾子軸承非對稱修形方法

在審

• 申請號: 201410830087.5
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104636596A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 劉越;鄒天剛;戈紅霞;王明成;呂慶軍;張祖智;趙凱;于定躍;梁潤華;望運虎;袁藝;楊正龍;趙臘月;毛飛鴻
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;F16C19/34
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種圓柱滾子軸承修形方法，具體涉及一種特定載荷下圓柱滾子軸承非對稱修形方法。

背景技術

圓柱滾子軸承具有承載能力高、支撐剛度大、抗疲勞性好等特點，因此廣泛應用于傳動裝置的多個重要部位，如大中型電動機、機車車輛、機床主軸、內燃機、發電機、燃氣渦輪機、減速箱、軋鋼機、振動篩以及起重運輸機械等。由于重型越野車輛的載荷工況惡劣，較大的系統變形導致圓柱滾子軸承承擔過大的傾斜力矩。傾斜力矩會造成滾子與滾道的接觸面積減少，滾子一端的接觸壓力增加。圓柱滾子軸承的壽命不僅取決于軸承的當量載荷，更取決于滾子某些部位的接觸壓力。當接觸壓力大于材料的屈服極限時，會造成圓柱滾子軸承的快速失效。

由于未經修形的圓柱滾子即使在純徑向載荷的作用下仍存在較大的邊緣應力，因此，針對純徑向載荷作用于圓柱滾子軸承的情況，圓柱滾子軸承一般出廠前會采取一些修形措施，如全凸滾子修形、對數修形等。但由于這些修形方式主要針對純徑向力作用的理想工況，對于承擔傾斜力矩和徑向力特定載荷聯合作用下的圓柱滾子軸承，即使采用對數修形等措施，仍然會存在很大的接觸壓力峰值。經過傳統修形方式的圓柱滾子軸承在傾斜力矩和徑向力特定載荷聯合作用下，圓柱滾子軸承滾動體一端由于承擔較大接觸壓力而造成軸承的提前失效。

因此，需要提供一種特定載荷下圓柱滾子軸承的修形方法，以應對受傾斜力矩和徑向力聯合作用下的圓柱滾子軸承，減少滾子與滾道的接觸壓力，最大限度的提高圓柱滾子軸承的使用壽命。

發明內容

為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種特定載荷下圓柱滾子軸承非對稱修形方法，所述方法包括：

步驟1：將圓柱滾子軸承的滾子沿所述滾子的回轉中心線等間距劃分為N段切片，所述N≥30；并對所述滾子的修形量Δ賦值；

步驟2：獲取所述圓柱滾子軸承的實際載荷F；

步驟3：獲取第j個所述滾子的第k個切片的變形量δ_jk和載荷q_jk；

步驟4：計算所述圓柱滾子軸承的外部靜力平衡；

步驟5：判斷所述圓柱滾子軸承是否滿足終止修形條件；若不滿足，優化所述滾子的修形量，返回步驟3；

步驟6：獲取滾子剖面輪廓曲線。

優選的，所述步驟1中將修形量Δ賦值為Δ＝[Δ₁,Δ₂,...,Δ_k,...,Δ_N]；所述修形量Δ賦值后第k段切片的直徑為D-2Δ_k；

其中，所述D和L分別為所述滾子的直徑和長度；所述

所述x_k為第k個切片的中心與所述滾子的中心之間的距離；

優選的，所述修形量的初始值Δ＝[Δ₁,Δ₂,...,Δ_k,...,Δ_N]的約束條件包括：獲取基于所述初始值插值產生的插值曲線g(x)，所述插值曲線的二階導數g″(x)＞0，所述x∈[-L/2,L/2]；

優選的，構建所述圓柱滾子軸承的三維坐標體系，所述三維坐標體系的x軸為圓柱滾子軸承的截面中心線；所述步驟2中實際載荷F＝{F_x?F_y?F_z?M_y?M_z}^T；

其中，所述F_x為圓柱滾子軸承的滾子承擔的x軸方向的載荷；所述F_y為圓柱滾子軸承的滾子承擔的y軸方向的載荷；所述F_z為圓柱滾子軸承的滾子承擔的z軸方向的載荷；所述M_y和M_z分別為圓柱滾子軸承的滾子承擔y軸和z軸方向的力矩；

優選的，所述步驟3中變形量δ_jk的計算公式為：

其中，所述δ_j為第j個滾子接觸區法平面上的位移量；

所述x_k為第k個切片的中心與所述滾子的中心之間的距離；

所述為圓柱滾子軸承的內圈與所述第j個滾子接觸區法平面的傾斜角；

所述Δ_k為第k段切片的修形量；

所述切片載荷q_jk的計算公式為：