[發明專利]一種調節滾動軸承徑向支承剛度的軸承游隙選取方法

在審

• 申請號: 202110236869.6
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113094821A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 張智勇;應永恒
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

1.一種調節滾動軸承徑向支承剛度的軸承游隙選取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲取滾動軸承幾何尺寸、滾珠個數、接觸剛度、等效阻尼這些基本參數；

步驟2、將步驟1滾動軸承基本參數輸入兩自由度滾動軸承變柔度振動方程，建立滾動軸承系統徑向變柔度振動動力學模型；

步驟3、采用諧波平衡-頻/時轉換法求解步驟2中滾動軸承系統徑向變柔度振動動力學模型，得到變柔度振動主共振幅頻響應曲線，并判斷系統的主共振位置；

步驟4、根據步驟3所得變柔度振動主共振幅頻響應曲線的幾何特征，判斷現階段滾動軸承支承剛度特征；

步驟5、結合滾動軸承系統實際工況要求，確定滾動軸承理想支承剛度特征；

步驟6、根據步驟4所得現階段滾動軸承支承剛度特征，調增或調減軸承徑向工作游隙，實現步驟5要求的滾動軸承理想支承剛度。

2.根據權利要求1所述的調節滾動軸承徑向支承剛度的軸承游隙選取方法，其特征在于，步驟2中，將步驟1滾動軸承基本參數輸入兩自由度滾動軸承變柔度振動方程，建立滾動軸承系統徑向變柔度振動動力學模型：

且

δ_i＝xcosθ_i+ysinθ_i-δ₀ (3)

θ_i＝2π(i-1)/N_b+Ωt (4)

Ω＝ω_s(1-D_b/D_h)/2 (5)

式(1)至(5)中x、y為系統兩自由度方向徑向位移；F_x、F_y為系統x、y方向軸承反力；t為時間自變量；m為軸承系統等效質量；c為等效阻尼；W為系統所受定常載荷；C_b為赫茲接觸剛度系數，且α取3/2、10/9分別對應球軸承和滾動軸承系統；H[·]是表示接觸狀況的Heaviside函數，描述滾動體與滾道接觸情形(發生接觸H[·]值為1，失去接觸其值為0)；N_b為滾動體個數，且δ_i和θ_i分別為第i個滾動體的徑向變形和瞬時角位置；2δ₀為軸承徑向工作游隙；Ω為保持架速度，且ω_s、D_b和D_h分別為系統轉軸速度、軸承滾動體直徑和節圓直徑。

3.根據權利要求1所述的調節滾動軸承徑向支承剛度的軸承游隙選取方法，其特征在于，步驟3中，采用諧波平衡-頻/時轉換法求解步驟2中滾動軸承系統徑向變柔度振動動力學模型，得到變柔度振動主共振幅頻響應曲線，具體方法為：

步驟3.1、引入無量綱時間τ＝N_b·Ω·t，將未知位移響應X＝[x，y]^T和非線性力項F＝[F_x，F_y]^T分別用K階諧波Fourier級數表示：

步驟3.2、將方程(6)插入滾動軸承系統徑向變柔度振動動力學模型，諧波平衡得如下非線性代數關系式：

g(P，Q，Ω)＝0 (7)

其中諧波系數以P、Q表述為

步驟3.3、首先采用逆離散Fourier變換得到未知響應X的時域離散信息，再利用離散Fourier變換得到非線性力F的頻域信息Q，經此建立由P表示的Q的形式：

式中，P_k＝a_k+i b_k，N是時域中的采樣數，Q_k＝c_k+i d_k，當n＝0時，φ＝1，否則φ＝2。

步驟3.4、采用Newton-Raphson迭代求解式(7)的P，進而求得系統變柔度振動主共振幅頻響應曲線A(P，Ω)，其中幅值A是由P和Ω表示的函數關系式。