[發明專利]一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法

在審

• 申請號: 202310020335.9
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116186921A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 劉昊;陳星秋;王雪東;陳云;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G01M13/04;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及軸承壽命預測技術領域，具體涉及一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法。步驟一：設置軸承的幾何參數，軸承的材料屬性參數，軸承的工況參數，以及潤滑劑的屬性參數；步驟二：基于彈流潤滑求解最小油膜厚度和油膜參數，進而計算軸承材料的磨損系數；步驟三：基于軸承結構分析及受力分析，求解滾動體與滾道接觸區域內法向載荷；步驟四：根據工況選擇靜力學分析模式或者擬靜力學分析模式；進行軸承的幾何結構分析，以及運動學分析；求解滾動體與滾道接觸區域內的相對滑移速度。步驟五：基于Archard磨損公式預測軸承的精度壽命。本發明對軸承的精度可靠性進行有效評估，并為數控機床領域的高精、高速、高質量加工需求提供可靠的理論參考依據。

技術領域

本發明涉及軸承壽命預測技術領域，具體涉及一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法。

背景技術

隨著工業制造技術的快速發展。其中數控機床，作為制造行業的關鍵角色，將面臨著前所未有的挑戰。加工精度要求越來越精準，工作效率要求越來越高效，加工功能要求越來越繁雜。這就給機床的核心部件——軸承施加了更高的標準，當前確保軸承精度可靠性的相關技術在國際制造領域競爭日趨激烈，同樣這也成為了制約機床產業發展的關鍵瓶頸。所以，如何能夠準確的對機床軸承的精度壽命做出預測，這成為了軸承領域未來發展的著力點。

所謂精度壽命預測，即判斷軸承何時加工精度不滿足預設標準。與傳統的疲勞壽命預測不同，其認為軸承疲勞失效是由于軸承滾道表面出現了裂紋拓展。然而，對軸承的精度判據要求要遠高于其疲勞壽命終結判據，這是由于當軸承精度失效時，其滾道表面并無明顯可觀察到的裂紋產生，甚至在裂紋萌生階段軸承就已逐漸失去了精度。所以，疲勞壽命預測的理論并不適用于精度壽命預測，亟待尋求一種預判軸承精度保持時間的新方法。

由于機床軸承在高速運轉過程中，滾動體與內外滾道間不可避免的存在著磨損消耗，隨著磨損量的不斷增多，滾動體與滾道間距不斷增大，這會使得軸承的整體穩定性降低，振動跳動劇烈。此外，磨損的磨屑掉落在滾道中，隨著滾動體與滾道間的摩擦和碾壓，會在滾道表面造成出斑駁劃痕。以上種種因素將嚴重影響軸承精度，致使軸承精度失去。為此，本發明從磨損失效角度分析，基于Archard粘著磨損理論，提出了一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法。

發明內容

針對現有技術不足，本發明的目的在于提供一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法，以解決軸承精度壽命預測存在的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種角接觸機床軸承的精度壽命預測方法，包括以下步驟：

步驟S1：首先，軸承自身結構參數賦值，包括：軸承滾動體個數Z；滾動體直徑D，單位mm；軸承節圓直徑d_m，單位mm；軸承內圈溝曲率系數f_i；外圈溝曲率系數f_o；初始接觸角α，單位度；其次，軸承材料屬性參數賦值，包括：滾動體的材料密度ρ_ball，單位g/cm³；滾動體材料彈性模量E₁，單位Gpa；滾動體材料泊松比v₁；滾道材料彈性模量E₂，單位Gpa；滾道材料泊松比v₂；滾動體粗糙度R_qb，單位mm；滾道粗糙度R_qr，單位mm；然后，潤滑油屬性參數賦值，包括潤滑油表面張力T，單位mN/m；潤滑油運動粘度η，單位mm²/s；潤滑油粘壓系數α_oil，單位mm²/kg；滾道側油膜厚度h_∞，單位mm；最后，軸承工況參數賦值，包括：軸向力F_a，單位N；徑向力F_r，單位N；轉速n，單位rpm；

步驟S2：基于粘著磨損Archard理論公式V_L＝K_sQvt/H，進行軸承的精度壽命預測；