[發明專利]一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法

在審

• 申請號: 202210150625.0
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114519239A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 奚卉;馬曉麗;張效偉;周燁;王貴飛;王勇
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/08;G06F119/14
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

1.一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：建立并求解Gupta球軸承動力學模型，計算球與兜孔接觸中心的位置

球與兜孔接觸橢圓中心相對于兜孔中心的位置向量為：

其中，A_cp代表從接觸坐標系o_c-x_cy_cz_c到兜孔坐標系o_p-x_py_pz_p的轉換矩陣，A_gp代表從保持架坐標系o_g-x_gy_gz_g到兜孔坐標系o_p-x_py_pz_p的轉換矩陣，A_ig代表慣性坐標系O-XYZ到保持架坐標系o_g-x_gy_gz_g的轉換矩陣，向量上標中的i代表慣性坐標系O-XYZ，p代表兜孔坐標系o_p-x_py_pz_p，g代表保持架坐標系o_g-x_gy_gz_g，c代表球與兜孔的接觸坐標系o_c-x_cy_cz_c，接觸坐標系中接觸點相對球坐標系o_b-x_by_bz_b中心的位置向量Db為球直徑，和分別為保持架中心和球中心相對于慣性坐標系原點的位置向量，為兜孔中心相對于保持架坐標系原點的位置向量；

步驟二：劃分兜孔表面網格，判定網格點是否進入球與兜孔接觸橢圓內

首先，以圓柱形兜孔為例，對兜孔內表面進行均勻網格劃分，然后，逐個將兜孔網格點與實時接觸中心位置在接觸坐標系o_c-x_cy_cz_c中進行比較即可判斷網格點是否落入接觸橢圓區域；

步驟三：計算網格點磨損參數PV值，繪制兜孔相對磨損概率預測云圖。

2.根據權利要求1所述的一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法，其特征在于：所述步驟二中，劃分兜孔表面網格時，對兜孔內表面進行均勻網格劃分，則兜孔坐標系o_p-x_py_pz_p中任意網格點q的位置向量表達為：

其中，Dp為兜孔直徑，Lg為保持架厚度，m和n分別為兜孔周向和軸向網格數，當j1和j2分別在1到m+1和1到n+1循環時即可輸出每個網格點的坐標值。

3.根據權利要求1所述的一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法，其特征在于：所述步驟二中，判定網格點是否進入球與兜孔接觸橢圓內時，逐個將兜孔網格點與實時接觸中心位置在接觸坐標系o_c-x_cy_cz_c中進行比較，即可判斷網格點是否落入接觸橢圓區域，判定公式為：

其中，為位置向量轉換到接觸坐標系中的位置向量，和分別為在接觸坐標系中位置向量的x_c和z_c方向分量，x_c和z_c為接觸橢圓方向，y_c垂直于接觸橢圓。

4.根據權利要求1所述的一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法，其特征在于：所述步驟三中，PV值計算方式為：根據網格點在接觸橢圓中的位置計算此點上表征磨損程度的PV值：

其中，p_h為球與兜孔Hertz接觸所產生的平均接觸壓力，接觸橢圓內兜孔網格點的相對滑動速度由Gupta球軸承動力學模型進行計算。

5.根據權利要求1所述的一種球軸承保持架兜孔非均勻碰磨預測方法，其特征在于：所述步驟三中，繪制兜孔相對磨損概率預測云圖的方法為：每個積分步對兜孔網格點進行一次掃描，將每個網格點上的PV值分別累加，并且每一個網格點上的PV值通過除以所有網格點中PV值的最大值，對每個網格點上的磨損量進行歸一化處理，消除積分步長對結果的影響，因而計算結果體現的是某網格點相對于磨損PV值最大網格點的磨損程度大小；最后，繪制兜孔各網格點的相對磨損概率分布云圖，透過概率分布云圖中的顏色對比和位置顯示，可直觀反映兜孔表面的接觸碰撞頻率、磨損位置和相對磨損程度。