[發明專利]一種絲杠支承軸承磨損壽命計算方法

在審

• 申請號: 201711020623.5
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107784174A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 倪艷光;牛榮軍;謝建軍;華顯偉;王光斌
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 宋晨煒

技術領域

本發明涉及軸承壽命計算技術領域，具體地說是一種絲杠支承軸承磨損壽命計算方法。

背景技術

由于磨損具有復雜性和多樣性的特點，使得傳統的試驗研究方法和經典微積分計算方法并不能很好地解決實際磨損問題，試驗法雖然更接近于實際，但是它需要耗費大量的人力、物力，并且研究周期長、成本高。

隨著智能仿真在摩擦學領域的深入，數值仿真技術已經成為解決動態磨損問題的重要方法之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種滾珠絲杠軸承磨損壽命計算方法，解決目前滾珠絲杠軸承磨損壽命計算不精確等問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種絲杠支承軸承磨損壽命計算方法，包括以下步驟：

步驟一、設軸承在標準坐標系{o；x,y,z}中時內圈、外圈、保持架和鋼球的自轉角速度分別為ω_i、ω_o、ω_m和ω_b，則將鋼球的自轉速度在坐標系{o'；x',y',z'}中向坐標軸投影得到三個分量ω_x'，ω_y'和ω_z'，其中坐標系{o'；x',y',z'}的坐標原點位于鋼球球心，x'軸與x軸平行，z'軸沿徑向向外，該坐標系以鋼球的公轉速度繞x軸旋轉；

步驟二、對絲杠支承軸承的運動狀態進行分析，外圈滾道固定，內圈滾道以ω_i旋轉，鋼球球心以角速度ω_m繞固定坐標系原點o公轉，由此根據內圈滾道絕對角速度ω_i可求出內、外圈相對于保持架的相對角速度ω_im、ω_om及鋼球的自傳角速度ω_b：

步驟三、根據鋼球與內滾道的接觸關系，在滾動方向，內圈滾道相對于鋼球的滑移或滑動速度u_yi由滾道和鋼球的線速度差決定，由此求出u_yi及鋼球垂直于滾動方向的滑動速度u_xi；

步驟四、同理，由鋼球與外圈滾道的接觸關系可得到外圈滾道相對于鋼球的滑移或滑動速度u_yo以及鋼球垂直于滾動方向的滑動速度u_xo；

步驟五、軸承的磨損壽命t為：

其中，u_x、u_y的取值為u_xi、u_yi或者u_xo、u_yo，Qu取將u_x、u_y代入計算后得到的最大值，a、b為橢圓接觸區域長短半軸長度；Q_max表示瞬時法向負荷的最大值，ω_s為鋼球相對于滾道的自旋分量；x、y為接觸區域任一點，a取值為a_i或者a_o，α取值為α_i或者α_o，p取將a和α代入計算后得到的最小值，K_s表示鋼球與滾道之間的磨損系數，H表示維氏硬度，Z表示鋼球的個數，e_o表示許用徑向游隙增量。

本發明所述步驟中求ω_x'，ω_y'和ω_z'的具體方法為：

ω_x'＝ω_bcosβcosβ' (1)

ω_y'＝ω_bcosβsinβ' (2)

ω_z'＝ω_b sinβ (3)

其中β為鋼球自轉軸線與x'o'y'平面的夾角，即鋼球的姿態角；β'為鋼球自轉軸在x'o'y'平面內的投影與x'軸的夾角。

本發明所述步驟二中求內、外圈相對于保持架的相對角速度ω_im、ω_om及鋼球的自傳角速度ω_b的具體方法為：

式中，T_i'為外圈滾道與鋼球接觸長軸上純滾動點到球心的距離，T_o'為內圈滾道與鋼球接觸長軸上純滾動點到鋼球球心的距離，α_o為鋼球與外滾道接觸角，α_i為鋼球與內滾道接觸角。