[發明專利]一種四點接觸球軸承設計方法

在審

• 申請號: 202210306491.7
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114638069A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 邱明;王亞濤;王東峰;殷勇;董艷方;楊傳猛;李迎春;杜輝;李軍星;龐曉旭
• 申請（專利權）人: 河南科技大學;洛陽軸承研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/08;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏

1.一種四點接觸球軸承設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取四點接觸球軸承的基本參數；所述基本參數包括軸承內徑和軸承外徑；

S2、將所述基本參數作為遺傳算法的輸入，設置軸承尺寸的約束條件，并根據軸承的額定動載荷、額定靜載荷、旋滾比、摩擦力矩和剛度中的至少兩個構建遺傳算法的適應度函數，選擇適應度較大的個體進行種群迭代，在迭代結束時輸出軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰；

S3、根據步驟S2得到的軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰構建軸承模型，根據軸承模型在設定預緊力下外圈發生振動前、后的外圈溝曲率中心位置的變化情況，建立振動方程；

S4、對步驟S3建立的振動方程進行求解，得到軸承的徑向振動加速度；

S5、根據所述徑向振動加速度，確定四點接觸球軸承在設定預緊力作用下的振動結果；

S6、若所述振動結果大于預先設定的振動標準，對軸承尺寸的約束條件進行調整，并重復步驟S2-S5，直到振動結果小于預先設定的振動標準；若所述振動結果小于預先設定的振動標準，則根據步驟S2得到的軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰設計四點接觸球軸承。

2.根據權利要求1所述的四點接觸球軸承設計方法，其特征在于，步驟S3中，通過如下步驟建立所述振動方程：

S3.1以四點接觸球軸承的中心為原點，四點接觸球軸承的軸向方向為Z方向，建立四點接觸球軸承的振動坐標系；

S3.2根據軸承內圈溝曲率半徑系數f_i、軸承外圈溝曲率半徑系數f_e、鋼球直徑D_w、軸承節圓直徑d_m和原始接觸角α⁰，確定四點接觸球軸承在設定預緊力作用下的工作接觸角；

S3.3、根據工作接觸角，確定外圈振動前的內圈溝曲率中心位置，根據內圈溝曲率中心位置，以及外圈發生振動前、后的外圈溝曲率中心位置的變化情況，建立所述振動方程。

3.根據權利要求2所述的四點接觸球軸承設計方法，其特征在于，所述振動方程通過如下公式表示：

式中，m為四點接觸球軸承外圈的質量，為軸承在X軸方向的徑向振動加速度，為軸承在Y軸方向的徑向振動加速度，為軸承的軸向振動加速度，為軸承在X軸的徑向速度，為軸承在Y軸方向的徑向速度，為軸承軸向速度，c_x為潤滑油總阻尼在X軸方向的分量，c_y為潤滑油總阻尼在Y軸方向的分量，c_z為潤滑油總阻尼在Z軸方向的分量，F_x為鋼球與外圈的Herzt接觸力在X軸方向的分量，F_y為鋼球與外圈的Herzt接觸力在Y軸方向的分量，F_z為鋼球與外圈的Herzt接觸力在Z軸方向的分量，g為重力加速度，Fa為軸承受到的設定預緊力。

4.根據權利要求2所述的四點接觸球軸承設計方法，其特征在于，步驟S3.2中，通過求解如下公式得到工作接觸角α_j：

式中，K_n為鋼球與四點接觸球軸承的內圈和外圈之間的總負荷-變形系數，B＝f_i+f_e-1，f_i為四點接觸球軸承的內圈溝曲率半徑系數，f_e為四點接觸球軸承的外圈溝曲率半徑系數，D_w為鋼球直徑，α⁰為原始接觸角，α_j為軸承的工作接觸角，Fa為軸承受到的設定預緊力，N為鋼球數量，1＜＜j＜＜N。