[發(fā)明專利]一種減少軸承齒輪傳動系統(tǒng)之軸承故障率的軸承選型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611122615.7
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106599437B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐德堯;李修文
• 申請（專利權(quán)）人: 唐智科技湖南發(fā)展有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 43222 長沙明新專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 徐新

一種減少軸承齒輪傳動系統(tǒng)之軸承故障率的軸承選型方法，具體按照“內(nèi)環(huán)滾動工作面的承載區(qū)長度比為C的承載區(qū)轉(zhuǎn)過外環(huán)承載區(qū)時，動態(tài)支持內(nèi)環(huán)承載區(qū)長度的滾子數(shù)Lcnei大于1，即在運轉(zhuǎn)時內(nèi)環(huán)的承載區(qū)長度內(nèi)，存在滾子數(shù)大于等于2的幾率”的原則，和“該軸承與傳動齒輪匹配時軸承內(nèi)環(huán)集中疲勞幾率小于等于50％的軸承”的原則選擇軸承，能大幅度地降低軸承的故障率，有效地提高了機器的安全性、可靠性和軸承使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軌道交通等含有軸承、齒輪傳動系統(tǒng)的可靠性設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減少軸承齒輪傳動系統(tǒng)之軸承故障率的軸承選型方法。

背景技術(shù)

機械裝備中，如果軸承的滾子數(shù)少，特別是在由軸承、齒輪組合而成的傳動系統(tǒng)中軸承的滾子數(shù)少，則該軸承的故障率大幅度增加。

在本發(fā)明人提出“定點疲勞理論”(中國專利《一種減少齒輪傳動系統(tǒng)故障率的軸承、齒輪匹配設(shè)計方法》，ZL20080043838.3；《一種診斷傳動系統(tǒng)軸承齒輪故障的定點疲勞識別方法》，201210138145.9)之前，傳動系統(tǒng)各部件的軸承選型均是孤立進行的，即不考慮與齒輪的匹配關(guān)系；進一步的發(fā)現(xiàn)是，各部件(如驅(qū)動電機、發(fā)電機、電風扇、風機、泵、攪拌機、臺鉆、葉片式壓氣機、渦輪機、連接柔性聯(lián)軸器的電機、火車拖車的車輪等等)的軸承選型也缺乏故障發(fā)生的機理的考究。以致無論是傳動系統(tǒng)的設(shè)計或是獨立部件的設(shè)計，都存在軸承選型的某種盲目性，即雖然考慮了常規(guī)承載條件，但沒有意識到還存在引起故障多發(fā)的內(nèi)因，更沒有意識到促成該內(nèi)因根據(jù)其發(fā)展為故障的外因條件，以致在面臨故障多發(fā)的現(xiàn)實時，所采取的維修對策是按照原設(shè)計的選型將故障軸承更換為新品，即所謂“換件維修”。導致在換新之后，同樣的故障形式很快發(fā)生，嚴重地影響了機械裝備的可靠性和安全。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種減少軸承齒輪傳動系統(tǒng)之軸承故障率的軸承選型方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種減少軸承齒輪傳動系統(tǒng)之軸承故障率的軸承選型方法，為了降低軸承的特別是內(nèi)環(huán)的故障率，選擇軸承的方法分為兩個步驟：

步驟1，選擇軸承的第一原則為：選擇“內(nèi)環(huán)故障/軸周比”Pneib大于承載區(qū)長度比C的倒數(shù)的軸承，即內(nèi)環(huán)滾動工作面的承載區(qū)通過外環(huán)承載區(qū)時支持內(nèi)環(huán)承載區(qū)長度的滾子數(shù)Lcnei大于1、亦即在內(nèi)環(huán)承載區(qū)長度內(nèi)存在滾子數(shù)大于2的幾率的軸承；

步驟2，選擇軸承的第二原則為：若軸承的軸上有傳動齒輪，則選擇的軸承與傳動齒輪匹配時，軸承內(nèi)環(huán)集中疲勞幾率小于等于50％的軸承。

進一步，“內(nèi)環(huán)故障/軸周比”Pneib，即內(nèi)環(huán)故障點轉(zhuǎn)動一周所經(jīng)過的滾子數(shù)的計算函數(shù)是：Pneib＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z；承載區(qū)長度比C的函數(shù)定義為承載區(qū)長度/軸承滾道的長度；支持內(nèi)環(huán)承載區(qū)長度的滾子數(shù)Lcnei的公式是：Lcnei＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z*C，式中，D0為軸承的中徑[mm]，d為滾子的直徑[mm]，A為軸承的接觸角[°]，Z為軸承的滾子數(shù)，C為內(nèi)環(huán)承載區(qū)長度比。

進一步，根據(jù)“定點疲勞理論”(中國專利《一種診斷傳動系統(tǒng)軸承齒輪故障的定點疲勞識別方法》，201210138145.9)，計算所述軸承與傳動齒輪匹配時軸承內(nèi)環(huán)集中疲勞幾率。

進一步，為了使現(xiàn)有軸承最大限度地增大承載區(qū)長度比C以及滿足Lcnei＝(D0+d*cosA)/(2*D0)*Z*C>1，應(yīng)在允許的范圍內(nèi)最大限度地減少軸承的游隙。

軸承發(fā)生故障的機理診斷發(fā)現(xiàn)：若軸承滾子數(shù)少，則在重載使用時容易出現(xiàn)內(nèi)環(huán)故障(外環(huán)固定時)。

承載區(qū)長度比C的定義為：承載區(qū)長度比滾道的長度；例如，軸承的動態(tài)承載區(qū)一般為軸承360°圓周的45°，C＝1/8。