[發明專利]一種包含滾動軸承間隙非對稱支承結構數值模擬方法

有效

• 申請號: 202010794880.X
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112100755B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 馮坤;王旌碩;左彥飛;胡明輝;江志農
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京華智則銘知識產權代理有限公司 11573
• 代理人: 金星

本發明涉及一種含滾動軸承間隙的非對稱支承模型數值模擬方法，包括以下步驟：(1).獲取建模對象經驗剛度與非對稱度；(2).對經驗剛度進行周向剛度分解，建立基礎模型；(3).通過數值方式對步驟(2)的基礎模型的剛度分解進行修正，建立擬合模型；(4).對步驟(2)中修正后的支承模型進行含間隙改造，并做收斂性分析，建立使用模型；(5)對使用模型做具體的修改，從而獲取模擬特殊情況的模型。通過這種方式獲取支承模型，不需要知曉支承結構一些難以獲取的具體參數，能夠對間隙形狀周向支承剛度分布做出具體設置，并且有良好的收斂性。

技術領域

本發明涉及旋轉機械數值模擬方法，特別地，涉及一種包含滾動軸承間隙的非對稱支承結構數值模擬方法。

背景技術

旋轉機械由于安裝固定方式等影響，支承結構整體存在非對稱性是普遍的。而滾動軸承中的間隙也是影響旋轉機械工作情況的重要因素。因此在對此類機械進行數值仿真時，對支承非對稱和滾動軸承含間隙兩類特性同時進行模擬是被廣泛需要的。但現行對于支承結構的簡化模擬中，一方面缺乏同時對兩種情況進行模擬的簡化模型，另一方面盡管有使用赫茲應力公式或多體動力學理論對軸承進行具體建模的方法，但其對建模的人員的理論水平要求較高，并且需要明確軸承結構的各種參數，和工程中常用的實驗剛度或經驗剛度缺乏直接關聯，在對實際工程問題進行分析時，特別是支承結構具體參數并不明確時，應用較為困難。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷和不足，為滿足旋轉機械中轉子-支承結構的數值建模分析應用需要，本發明提出了一種包含滾動軸承間隙的非對稱支承結構數值模擬方法。

具體技術方案如下：

一種包含滾動軸承間隙的非對稱支承結構數值模擬方法，包括以下步驟：

(1).獲取支承結構的經驗剛度K₀以及支承結構的非對稱度η＝(K_max-K_min)/2K₀的估計值。其中K_max與K_min相互正交，K_max稱為徑向最大支承剛度，K_min稱為徑向最小支承剛度，確定滾動軸承間隙ε及其變化情況Δε。由于支承結構經驗剛度與非對稱情況可以通過實驗測試等方式直接獲取，進而用于本發明建模，因此本發明方法相比需要軸承尺寸、材料、支承結構等復雜參數條件的依據赫茲應力公式或多體動力學原理進行建模的方法更為簡便，降低了建模難度。

(2).依據K_max和K_min，(K_max方向定義為基礎坐標系(x,y)的x方向，K_min方向定義為y方向)，分解為與K_max方向有不同夾角ω_i(0°～90°)的一組從k₁到k_n+1的剛度數列，取其中k_i和k_n+2-i(K_i方向定義為第i個細分坐標系(x_i,y_i)的x方向，其正交方向定義為(x_i,y_i)的y方向)按第i個細分坐標系建立第i個細分支承模型，求和所有細分支承模型，形成總支承模型，稱為基礎模型。

(3).構建K_max和K_min的正交支承模型，稱為參照模型，依據參照模型對步驟(2)中的基礎模型進行修正，形成與參照模型輸出結果具有擬合等效性的支承模型，稱為擬合模型。

(4).在步驟(3)中的擬合模型中引入間隙影響，形成包含滾動軸承間隙的非對稱支承模型，稱為標準模型，并驗證其隨n增大時輸出結果的收斂性，獲取滿足使用需求的支承模型，稱為使用模型。