[發(fā)明專利]一種考慮芯軸變形影響的組合式軸連軸承載荷分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811532215.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109580223B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 牛榮軍;汪永剛;汪靜靜;張建虎;鄧四二;張占立;倪艷光;王恒迪
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M5/00
• 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

一種考慮芯軸變形影響的組合式軸連軸承載荷分析方法，包括：步驟1、構建軸連軸承通用靜力學模型；步驟2、基于軸連軸承通用靜力學模型計算芯軸的變形量；步驟3、計算各滾動體列與滾道間的接觸變形量，并且基于赫茲接觸理論計算各滾動體列的受載量，得到各滾動體列的載荷方程組；步驟4、根據各滾動體列的受載量、各滾動體列的靜態(tài)參數建立芯軸的靜力平衡方程組；步驟5、聯(lián)立芯軸的靜力平衡方程組和各滾動體列的載荷方程組，利用牛頓?拉夫遜數值分析方法對方程組迭代求解得出各滾動體列位置處的綜合變形量，根據得出的綜合變形量計算軸連軸承內部載荷分布情況。本發(fā)明通過精確計算軸連軸承的變形量，實現對軸連軸承受力情況的精確分析。

技術領域

本發(fā)明涉及軸連軸承領域，具體的說是一種考慮芯軸變形影響的組合式軸連軸承載荷分析方法。

背景技術

軸連軸承是一種整體式軸承，主要由外圈、滾動體、保持架密封圈和芯軸組成。傳統(tǒng)的軸連軸承按其滾動體的形狀可以分為球-球型(WB型)和滾子-球型(WR型)兩種基本結構。WB型軸連軸承適用于承受較小徑向和軸向載荷的部分場合，而WR型軸連軸承既具有球軸承可承受徑向載荷和軸向載荷的特點，又具有滾子軸承承受較大的徑向載荷的優(yōu)點，適用于較高載荷和一定沖擊載荷的場合。與普通軸承相比，軸連軸承具有外形尺寸小、結構緊湊、安裝方便、成本低廉等優(yōu)點，目前廣泛用于轎車、汽車、卡車等發(fā)動機等其他機械中。

然而隨著我國機械行業(yè)各類機械設備的不斷更新?lián)Q代，對作為各類機械冷卻系統(tǒng)中重要部件的水泵的性能要求越來越高，就汽車水泵軸連軸承而言，由于汽車行業(yè)正朝著高轉速、大承載、長壽命方向發(fā)展，傳統(tǒng)的水泵軸承逐漸不能滿足新的性能需求。針對這個問題，提出了一種兩柱一球型(W2R型)新型軸連結構，和兩球一柱型(W2B型)新型軸連結構。

新型的軸連軸承性能優(yōu)良，但是因為結構較為復雜，導致對其進行力學分析時非常困難，現有技術中的分析方法大多從傳統(tǒng)軸連軸承的分析方法延伸而來，難以準確地表現出新型軸連軸承的實際受力情況和載荷分布。

發(fā)明內容

為了解決現有技術中的不足，本發(fā)明提供一種考慮芯軸變形影響的組合式軸連軸承載荷分析方法，通過精確計算軸連軸承的變形量，實現對軸連軸承受力情況的精確分析。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的具體方案為：一種考慮芯軸變形影響的組合式軸連軸承載荷分析方法，所述組合式軸連軸承包括芯軸、外圈和設置在芯軸與外圈之間的m個滾動體列，滾動體為鋼球或滾子，所述方法包括如下步驟：

步驟1、構建軸連軸承通用靜力學模型；

步驟2、基于軸連軸承通用靜力學模型計算芯軸的變形量；

步驟3、計算各滾動體列與滾道間的接觸變形量，并且基于赫茲接觸理論計算各滾動體列的受載量，得到各滾動體列的載荷方程組；

步驟4、根據各滾動體列的受載量、各滾動體列的靜態(tài)參數建立芯軸的靜力平衡方程組；

步驟5、聯(lián)立芯軸的靜力平衡方程組和各滾動體列的載荷方程組，利用牛頓-拉夫遜數值分析方法對方程組迭代求解得出各滾動體列位置處的綜合變形量，根據得出的綜合變形量計算軸連軸承內部載荷分布情況。

所述步驟1中，構建軸連軸承通用靜力學模型的具體步驟包括：

步驟1.1、將所述滾動體等效為能夠承受軸向載荷、徑向載荷和力矩的彈簧；

步驟1.2、構建(x,y,z)三軸坐標系，三軸坐標系的原點在所述芯軸的軸線上，并且所有的所述滾動體列均位于原點的一側，三軸坐標系的x軸和y軸定義在芯軸的截面上，三軸坐標系的z軸定義為芯軸的軸線，并且z軸的正方向為從原點到滾動體列的方向；

步驟1.3、定義如下參數：

l_j(1≤j≤m)、第j滾動體列中心到原點的軸向距離；