[發明專利]一種基于最佳預緊力的滾動軸承電主軸動態性能設計方法

在審

• 申請號: 201811094131.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109063384A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 蔣書運;林圣業
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于最佳預緊力的滾動軸承電主軸動態性能設計方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1：低速段最佳預緊力設計

步驟1a：計算軸承疲勞壽命與預緊力的對應關系；

步驟1b：確定低速段最佳預緊力；在由步驟1a得到的軸承疲勞壽命與預緊力的對應關系中，對于每一個轉速，將軸承預期壽命對應的預緊力作為當前轉速的最佳預緊力；

步驟2：高速段最佳預緊力設計

步驟2a：計算軸承的發熱量；

步驟2b：計算電主軸轉子的對流換熱系數；

步驟2c：計算軸承外圈和軸承座之間的熱導；

步驟2d：計算滾珠與滾道之間的熱導；

步驟2e：計算軸承溫度與預緊力的對應關系；

步驟2f：確定高速段最佳預緊力；

步驟3：電主軸轉子-軸承系統動態性能設計，以使其動態特性在全速段兼優；

步驟3a：確定全速段最佳預緊力；

步驟3b：計算電主軸轉子-軸承系統軸端剛度。

2.根據權利要求1所述的一種基于最佳預緊力的滾動軸承電主軸動態性能設計方法，其特征在于，所述步驟1a計算軸承疲勞壽命與預緊力的對應關系，具體為：

對于低速段的每一個轉速，采用L-P理論計算軸承在不同預緊力條件下的疲勞壽命：

L_10a＝a₁a₂a₃L₁₀ (1)

式中：L_10a表示軸承疲勞壽命；L₁₀表示基于10％報廢概率的額定壽命；a₁表示與報廢概率有關的修正系數；a₂表示與材料有關的修正系數；a₃表示與工況有關的修正系數；P_r表示當量動負荷；C_r表示額定動負荷；ε表示指數常數。

3.根據權利要求1所述的一種基于最佳預緊力的滾動軸承電主軸動態性能設計方法，其特征在于，所述步驟2a計算軸承的發熱量，具體為：

H_f＝1.047×10^-4nM (3)

式中：H_f表示軸承的發熱量；n表示轉速；M表示軸承的摩擦力矩；

軸承的摩擦力矩M采用以下公式計算得到：

M＝M₁+M₂+M_s (4)

M₁＝f₁p₁d_m (5)

式中：M₁表示負荷力矩；M₂表示黏性摩擦力矩；M_s表示旋轉摩擦力矩；f₁表示與軸承類型和負荷有關的系數；p₁表示計算負荷；d_m表示軸承中徑；f₀表示與軸承類型和潤滑方式有關的經驗常數；v₀表示潤滑劑的運動黏度；μ表示摩擦系數；Q表示負荷；a表示橢圓接觸區長半軸的長度；ξ表示第二類橢圓積分；

對于角接觸球軸承，f₁和p₁可采用以下公式計算得到：

p₁＝F_a-0.1F_r (9)

式中：P₀表示當量靜負荷；C₀表示額定靜負荷；F_a表示軸向力；F_r表示徑向力。