一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法
专利汇可以提供一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种三点 接触 球 轴承 异常接触擦伤定量评估方法，包括步骤：1)三点接触球轴承几何参数计算；2)三点接触球轴承异常接触状态判别；3)基于数值模型的轴承运动仿真；4)异常接触点内相对滑移速度场及压 力 场计算；5)异常接触点内PV值计算及异常接触擦伤 风 险分析。本发明考虑轴承每个部件的三维运动、滑动 牵引力 和 保持架 效应建立三点接触球轴承模型，对异常三点接触及擦伤状况进行分析，获得轴承在实际运行工况下异常三点接触情况，并根据金属材料磨损理论引入PV值定量评估轴承擦伤严重程度。本发明为三点接触球轴承不同工况下异常接触擦伤程度评估提供现实可靠的参考准则。，下面是一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法专利的具体信息内容。
1.一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)三点接触球轴承几何参数计算
根据轴承球径和内外圈沟道曲率半径建立垫片角/垫片宽度、初始接触角、轴向游隙/径向游隙的几何关系；
2)三点接触球轴承异常接触状态判别
基于步骤1)中的几何关系，由游隙和垫片角计算初始接触角，并以初始接触角小于等于垫片角为产生异常接触判别准则获得异常接触几何边界条件，即游隙和垫片角参数化关系，并基于轴承外圈、双半内圈沟道曲率中心及球心几何位置关系判断球轴承接触状态；
3)基于数值模型的轴承运动仿真
考虑轴承主要运动部件及润滑剂的相互作用，建立轴承部件运动微分方程，并采用数值积分方法进行时间积分运算，其中轴承主要运动部件包括左半内圈、右半内圈、外圈和保持架；
4)异常接触点内相对滑移速度场及压力场计算
根据步骤3)计算所得轴承滚球和套圈运动，考虑滚球公转、自转、陀螺运动、自旋运动及套圈的绕轴旋转，计算在轴承套圈与滚球接触椭圆内相对滑动速度并计算滑移速度场，根据赫兹接触理论计算接触椭圆内压力分布；
5)异常接触点内PV值计算及异常接触擦伤风险分析
由阿查得磨损公式引出以PV值定量描述擦伤磨损，根据步骤4)中所得滚球相对轴承内圈运动速度计算异常接触点内的相对滑动速度分布及压应力分布，计算接触点内PV值的极值，对轴承产生擦伤的风险进行定量评估，其中PV值为相对滑动速度和压应力的乘积。
2.根据权利要求1所述的一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法，其特征在于，步骤2)中三点接触球轴承异常接触状态判别，具体方法如下：
根据步骤1)中分析三点接触球轴承异常接触的边界条件为垫片角αs等于初始接触角α，其计算公式为：
其中s为垫片宽度αs中下标s表示垫片，即角度αs为垫片宽度量s相关角度，如图2、3所示，Ri为内圈沟道曲率半径，D为轴承滚球直径；
其中Z＝Sd/D为径向游隙系数，Sd为径向游隙，B＝fi+fo-1，fi为内圈沟道曲率半径系数，fo为外圈沟道曲率半径系数，其中下标i表示内圈，o表示外圈，Sd中下标d表示径向方向；
产生异常接触的条件为：
α≤αs (3)
进一步考虑轴承受载条件对三点异常接触进一步进行判断：
规定轴承左右半内圈固结，轴向力为正时左半内圈为主承力内圈，反之亦然，则主承力内圈曲率中心与非主承力内圈曲率中心关系如下：
其中 为主承力内圈曲率中心坐标， 为非主承力内圈曲率中心坐标，FX为轴承内圈轴向受力；
轴承非承力内圈产生接触的条件为：
其中 分别为球心、主承力内半圈沟道曲率中心、非主承力内半圈沟道曲率中心在内圈固结坐标下矢量， 为非主承力内半圈接触点在内圈固结坐标下矢量，其值为：
若满足上述式(5)条件则产生非承力半内圈产生三点异常接触，其接触力求解先求得接触点趋近量并根据赫兹接触理论进行计算；
上述式(4)至(6)中上标ir表示该向量为内圈固结坐标系下向量，下标b表示滚球即向量 表示滚球球心在内圈固结坐标系下矢量，下标irm表示主承力内圈，下标ira表示非主承力内圈,即 表示主承力内圈滚道曲率中心在内圈固结坐标系下矢量，同理 下标ica表示非主承力内圈与滚球接触点，即向量 表示非主承力内圈接触点在内圈固结坐标中是啊零两位置。
3.根据权利要求2所述的一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法，其特征在于，步骤3)中基于数值模型的轴承运动仿真，如下：
运用步骤2)中所建立的三点接触球轴承异常接触条件，考虑轴承受载、赫兹接触力、离心力、陀螺力矩、拖动力及阻力具体工作条件下受力条件进一步分析轴承运动状态，为接触点内相对滑移速度计算提供基础，其中轴承受载包括轴向力、径向力和倾覆力矩。
4.根据权利要求3所述的一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法，其特征在于，步骤4)中异常接触点内相对滑移速度场计算，如下：
运用步骤3)中考虑实际工况中受力条件的所的轴承滚球和套圈的运动，考虑轴承滚球公转、自转、自旋、陀螺运动及轴承内圈绕轴运动，计算在轴承套圈与滚球接触椭圆内相对滑动速度并计算滑移速度场。
5.根据权利要求4所述的一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法，其特征在于，步骤5)中异常接触点内PV值计算及异常接触擦伤风险分析，如下：
首先由阿查得磨损公式：
其中Q为磨损量、K为微凸体产生磨粒概率、H为材料布氏硬度值、W为法向载荷、L为相对滑动距离，由此引出以PV值定量描述擦伤磨损程度，根据步骤4)中所得相对滑动速度分布及压应力分布，计算接触点内PV值的极值，对轴承产生擦伤的风险进行定量评估。
一种三点接触球轴承异常接触擦伤定量评估方法
技术领域
背景技术
2018.)运用商用有限元软件建立了 三点接触球轴承模型分析在引入了异常三点接触刚度变化。Leblanc A等(Leblanc A,Nelias D, Plona D.Ball Motion and Sliding Friction in an Arched Ball Bearing[C]//Rolling Element Bearings.2007.)应用轴承滚球的运动学分析代替了滚道控制理论建立了四点接触轴承的拟静 力学模型并对不同工况下轴承接触点内部载荷及相对滑移进行了分析。Halpin J D等(Halpin J D,Tran AN.An Analytical Model of Four-Point Contact Rolling Element Ball Bearings[J]. Journal of Tribology,2016,138(3):031404.)应用接触点内摩擦耗能最小准则计算了轴承滚球自 转的方位角替代了滚道控制理论建立了四点接触轴承拟静力学模型并推导了轴承刚度计算公 式并提出改模型可进一步改写为三点接触球轴承模型，最后分析了轴承接触情况载荷分布及 轴承寿命。Olofsson等(OLOFSSON,ANDERSSON,
Simulation of mild wear in boundary lubricated spherical roller thrust bearings[J].Wear,2000,241(2):180-185.)建立了一个迭 代磨损计算模型，利用阿查得磨损公式对接触时的磨损进行了仿真，实现了磨损后接触表面 几何形貌的估计并定性地进行了实验验证。Feng等(H Liu,C&Y Chen,X&M Gu,J&N Jiang, S&L Feng,Z.(2009).High-speed wear lifetime analysis of instrument ball bearings.Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers Part J-journal of Engineering Tribology-PROC INST MECH ENG J-J ENG TR.223.497-510.10.1243/13506501JET496.)利用阿差得磨损公式建立了 球轴承的磨损寿命模型。
发明内容
具体实施方式
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