[發明專利]一種用于卸胎機軸承多軸疲勞壽命的預測方法

有效

• 申請號: 202110636711.8
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113312822B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 凌靜秀;程龍;王乾廷
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開一種用于卸胎機軸承多軸疲勞壽命的預測方法，運用多軸疲勞臨界面理論對卸胎機的軸承疲勞壽命進行預測，相較于傳統L?P軸承壽命預測理論只考慮正應力對壽命的影響，本發明考慮剪、拉、壓多軸隨機變幅應力的影響，更符合軸承實際情況，預測模型與理論也較為科學。

技術領域

本發明屬于卸胎機領域，特別涉及一種用于卸胎機軸承多軸疲勞壽命的預測方法。

背景技術

隨著我國礦用機械數量的提高，其所用輪胎的數量也隨之提高。巨型卸胎機專門用于卸載重達6t的礦用輪胎，在輪胎加工生產時，需用卸胎機將其卸載并進行90°的翻轉，在翻轉過程中，由于輪胎巨大的慣性力，輪胎易與卸胎裝置產生碰撞，引起系統振動，卸胎裝置中的軸承也將承受復雜多變的載荷。復雜的工況易使軸承發生失效，引發安全事故。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明旨在提供一種用于卸胎機軸承多軸疲勞壽命的預測方法，為軸承的力學特性與使用安全性提供相關理論支撐。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于卸胎機軸承多軸疲勞壽命的預測方法，所述預測方法包括以下步驟：

1)根據卸胎機結構，建立卸胎機三維模型，并將卸胎機三維模型導入ADAMS中進行動力學仿真分析，模擬卸胎機運作狀況，獲得卸胎機最下方搖臂處軸承(此處為危險部位軸承)處的動載荷譜；

2)建立卸胎機最下方搖臂處軸承的三維模型；

3)將卸胎機最下方搖臂處軸承的三維模型與ADAMS獲得的動載荷譜導入ANSYS中對卸胎機最下方搖臂處軸承進行瞬態動力學分析，獲得卸胎機最下方搖臂處軸承的等效應力載荷譜；

4)根據瞬態動力學分析，在ANSYS找出等效應力最大的節點并獲取等效應力最大節點的應力、應變時間歷程；

5)根據等效應力最大的節點的應力、應變，結合彈性力學，進行最大正應變的最大剪應變面的搜索，并將此面作為臨界面，計算臨界面上的法向正應變、剪應變、正應力，并記錄法向正應變、剪應變、正應力隨時間變化的歷程；

6)對法向正應變、剪應變、正應力的三參數進行循環計數；

7)結合Wang-Brown模型，進行壽命預測。

進一步的，步驟1)中，最下方搖臂處軸承動載荷譜均包括豎向力載荷譜、軸向力載荷譜和橫向載荷譜。

進一步的，步驟3)中進行瞬態動力學分析的方法如下：設置卸胎機最下方搖臂處軸承的材料，對卸胎機最下方搖臂處軸承進行約束與載荷施加，設置外圈完全固定，內圈底面全約束，以柱坐標系約束滾珠繞公轉方向的轉動以模擬約束架對其的作用，滾珠與內圈、外圈采用有摩擦接觸，算法采用增廣拉格朗日算法，設置接觸剛度，進行網格劃分，獲得搖臂處軸承，獲得卸胎機最下方搖臂處軸承的等效應力載荷譜。

進一步的，步驟5)中確定臨界面的具體方法如下：

根據瞬態動力學分析得到的等效應力最大節點的應力、應變，結合彈性力學，旋轉應力、應變坐標到任意平面，求得任意面上的應力與應變，轉換公式如下式(1)、(2)、(3)所示，其中θ、兩角度取值范圍均為[0°，180°)，θ、取一個搜索步長進行臨界面的搜索，其余應變、應力分量同理可得；

ε'＝(M)^Tε(M) (1)；

σ'＝(M)^Tσ(M) (2)；

式中，ε、σ為原坐標系下應變、應力張量，ε′、σ′為旋轉后新坐標系下應變、應力張量；