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专利号: 2016109176361
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于独立接触副的滚动轴承疲劳寿命与可靠度计算方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)依据Lundberg-Palmgren理论,滚动体与滚道之间的接触疲劳寿命可依下式估算:式(1)中,Qc为接触额定负荷,Q为外加负荷;

(2)滚动轴承服役期间,两个套圈之间的速度有较大差异,一个为旋转套圈,另一个低速套圈或固定套圈为非旋转套圈;

对于点接触轴承,

式(2)中,Qcμ为旋转套圈接触额定负荷,Qeμ为旋转套圈外加负荷;Qcv为固定套圈接触额定负荷,Qev为固定套圈外加负荷;下标μ指代旋转套圈,下标ν指代非旋转套圈;

对于线接触轴承,类似表示为:

式(3)中的符号代表的含义与式(2)相同;

(3)接触额定负荷只与接触类型、材料与热处理状况有关,与滚动体与内/外圈之间接触无关,因而点接触的内、外圈接触额定负荷可表示为:线接触的内、外圈接触额定负荷可表示为:

式(4)与(5)中,内圈接触应力计算时使用上符号,即分子上为“-”号,分母上为“+”;外圈接触应力计算时使用上符号,即分子上为“+”号,分母上为“-”,f为沟曲率数;α为接触角;

D为滚动体直径;Z为滚动体个数;γ可表示为:

式(6)中,dm为轴承节圆直径;

(4)由于外加负荷作用,滚动体与内、外圈之间产生接触应力,由于内外圈的滚道直径,曲率方向的影响,外加负荷所产生的接触应力不等;

对于点接触轴承,

对于线接触轴承,

式(7)和式(8)中,j指第j个滚动体,Qj指第j个滚动体的接触应力,Z为总滚动体个数;

(5)将式(4)和式(7)代入式(2),式(5)和式(8)代入式(3),可分别求得内外滚道接触副在需求可靠度为R时的寿命;假定外圈与滚动体之间接触副在需求可靠度R时的疲劳寿命为LRO,内圈与滚动体之间接触副在需求可靠度R时的疲劳寿命为LRI,由于一个接触副发生失效则可判定整套轴承失效,因而需要选取较短的计算寿命做为后续计算的基准寿命,即可靠度要求为R时成套轴承寿命的计算基准为:L=Min[LRI,LRO]   (9)

(6)对于较长寿命的滚道,由于其需求寿命减少,则其可靠度也将相应增加,即在一个较短的寿命需求下其可靠度将增加;

假定LRI>LRO,则内滚道的可靠度提升,即其可靠度由R变为RI;同理,假定LRO>LRI,则外滚道的可靠度提升,即其可靠度由R 变为RO;且:式(10)中,式中的下标I/O指内圈或者外圈;LS为幸存概率为S时的计算寿命,L10I表示内圈滚道/滚动体接触副可靠度为90%时的疲劳寿命;L10O表示外圈滚道/滚动体接触副可靠度为90%时的疲劳寿命;

(7)如前所述,任一接触副单元失效则成套轴承失效,则对于成套轴承的可靠度,采用串联可靠性描述更加准确,整套轴承在寿命L下的可靠度R’可以描述为:R’=R×RI/O   (11)

式(11)表示成套轴承的新可靠度R’为需求可靠度R与寿命较长的内RI或外RO的计算可靠度的乘积,内滚道计算寿命较长则选择RI,外滚道寿命较长则选择RO,RI或RO的值由式(10)确定;

(8)通过计算后得到的可靠度R’与需求可靠度R不同,则需要返回计算需求可靠度R下的计算寿命,此计算过程可以根据威布尔分布的斜率关系求解不同可靠度,即不同幸存概率下的不同疲劳寿命,其关系可描述为:式(12)中,S是需求可靠度R对应的幸存概率,S’则是计算对应寿命下的实际可靠度R’对应的幸存概率,LS为幸存概率为S时的计算寿命,LS’为幸存概率为S’时的计算寿命,滚动轴承的疲劳寿命计算多需求其L10寿命,按照可靠度要求为90%,则式(12)可简化为: