一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法技术

本发明专利技术涉及一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，属于轴承振动检测技术领域。由于在预紧力下难以对四点接触球轴承的振动进行评价，本发明专利技术根据四点接触球轴承的几何特征，计算轴承在预紧力下的工作接触角，根据工作接触角确定外圈在振动前的外圈沟曲率中心位置，外圈在受到预紧力时发生位移，根据振动前后外圈沟曲率中心的位置，进行受力分析，根据外圈受力情况，建立振动方程，对振动方程进行求解，从而得到轴承的径向振动加速度，根据径向振动加速度对轴承在预紧力下的振动进行评价。行评价。行评价。

【技术实现步骤摘要】
一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法


[0001]本专利技术涉及一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，属于轴承振动检测


技术介绍

[0002]四点接触轴承作为动力机械传动机构的关键零部件，因其具有能够承受双向轴向负荷的特点，在动力机械传动机构中的应用也越来越广泛。四点接触球轴承的性能直接影响着整个传动机构的传动效率和可靠性，对四点接触球轴承进行设计时，除了要满足长寿命的要求外，对轴承振动噪声的控制也越来越严格。从轴承设计方面入手，是降低轴承振动噪声的有效方法之一。
[0003]目前，有关滚动轴承振动机理的研究多数基于轴承制造误差波纹度量与轴承振动量之间的关系，且研究对象多集中在深沟球轴承和圆柱滚子轴承，对这些轴承的研究方法难以直接转用到四点接触球轴承。因此，亟需一种在预紧力作用下对运行的四点接触球轴承振动进行评价的方法，从而便于在四点接触球轴承设计时对振动噪声进行控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，用于解决难以对预紧力作用下的四点接触球轴承的振动进行评价的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，包括如下步骤：
[0006]S1、根据四点接触球轴承的几何关系，确定四点接触球轴承在预紧力作用下的工作接触角；
[0007]S2、根据工作接触角，确定四点接触球轴承的外圈在发生振动前的外圈沟曲率中心位置；
[0008]S3、根据外圈发生振动前、后的外圈沟曲率中心位置的变化情况，建立用于表征外圈振动时受力的振动方程，并对振动方程进行求解，从而得到轴承的径向振动加速度；
[0009]S4、根据所述径向振动加速度，评价四点接触球轴承在预紧力作用下的振动大小。
[0010]由于在预紧力下难以对四点接触球轴承的振动进行评价，本专利技术通过建立数学模型并进行数学问题求解的方式，根据四点接触球轴承的几何特征，计算轴承在预紧力下的工作接触角，根据工作接触角确定外圈在振动前的外圈沟曲率中心位置，外圈在受到预紧力时发生位移，根据振动前后外圈沟曲率中心的位置，进行受力分析，根据外圈受力情况，建立振动方程，对振动方程进行求解，从而得到轴承的径向振动加速度，根据径向振动加速度对轴承在预紧力下的振动进行评价。
[0011]进一步地，在上述方法中，步骤S3中，通过如下方法建立振动方程：
[0012]以四点接触球轴承的中心为原点，四点接触球轴承的轴向方向为Z方向，建立四点接触球轴承的振动坐标系；根据工作接触角，确定外圈振动前的内圈沟曲率中心位置，根据
内圈沟曲率中心位置，以及外圈发生振动前、后的外圈沟曲率中心位置的变化情况，建立所述振动方程。
[0013]进一步地，在上述方法中，所述振动方程通过如下公式表示：
[0014][0015]式中，m为四点接触球轴承外圈的质量，为轴承在X轴方向的径向振动加速度，为轴承在Y轴方向的径向振动加速度，为轴承的轴向振动加速度，为轴承在X轴的径向速度，为轴承在Y轴方向的径向速度，为轴承轴向速度，c
x
为润滑油总阻尼在X轴方向的分量，c
y
为润滑油总阻尼在Y轴方向的分量，c
z
为润滑油总阻尼在Z轴方向的分量，F
x
为钢球与外圈的Herzt接触力在X轴方向的分量，F
y
为钢球与外圈的Herzt接触力在Y轴方向的分量，F
z
为钢球与外圈的Herzt接触力在Z轴方向的分量，g为重力加速度，Fa为轴承受到的轴向预紧力。
[0016]进一步地，在上述方法中，c
x
、c
y
和c
z
通过如下公式表示：
[0017][0018]式中，c为四点接触球轴承的钢球在滚动时的润滑油总阻尼，N为钢球的数量，α
j
为工作接触角，1＜＜j＜＜N。
[0019]进一步地，在上述方法中，步骤S1中，通过求解如下公式得到工作接触角α
j
：
[0020][0021]式中，K
n
为钢球与四点接触球轴承的内圈和外圈之间的总负荷
‑
变形系数，B＝f
i
+f
e
‑
1，f
i
为四点接触球轴承的内圈沟曲率半径系数，f
e
为四点接触球轴承的外圈沟曲率半径系数，D
w
为钢球直径，α0为原始接触角，α
j
为轴承的工作接触角，Fa为轴承受到的轴向预紧力，N为钢球数量，1＜＜j＜＜N。
[0022]进一步地，在上述方法中，通过求解如下公式得到原始接触角α0：
[0023][0024]式中，r
i
为内圈沟曲率半径，r
e
为外圈沟曲率半径，x
i
为内圈沟曲率中心的偏心距，x
e
为外圈沟曲率中心的偏心距，G
r
为四点接触球轴承的径向游隙，D
w
为钢球直径。
[0025]进一步地，在上述方法中，钢球与四点接触球轴承的内圈和外圈之间的总负荷
‑
变
形系数K
n
通过如下公式计算得到：
[0026][0027]式中，K
i
为钢球与内圈的负荷
‑
变形系数，K
e
为钢球与外圈的负荷
‑
变形系数。
[0028]进一步地，在上述方法中，步骤S4中，根据所述径向振动加速度，采用如下公式计算振动加速度级L，通过振动加速度级L评价四点接触球轴承在预紧力下的振动大小：
[0029][0030]式中,为径向振动加速度的均方根值，N为钢球数量，为轴承径向振动加速度，A0为振动标准参考值，取为9.81
×
10
‑3m/s2。
[0031]通过振动加速度级对振动情况进行定量评价，便于观察。
[0032]进一步地，在上述方法中，还包括：确定四点接触球轴承在不同径向游隙下的径向振动加速度，根据对应不同径向游隙的径向振动加速度，评价四点接触球轴承在预紧力作用下的振动大小。
[0033]通过计算不同径向游隙下的振动加速度，从而对轴承在不同径向游隙下的振动情况进行评价分析，能够指导轴承设计，得到振动更小的四点接触球轴承。
附图说明
[0034]图1为本专利技术方法实施例中四点接触球轴承振动评价方法的流程框图；
[0035]图2为本专利技术方法实施例中四点接触球轴承在预紧力作用下接触角的变化示意图；
[0036]图3为本专利技术方法实施例中四点接触球轴承的振动坐标系的YOZ平面示意图；
[0037]图4为本专利技术方法实施例中四点接触球轴承的振动坐标系的XOY平面示意图；
[0038]图5为本专利技术方法实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据四点接触球轴承的几何关系，确定四点接触球轴承在预紧力作用下的工作接触角；S2、根据工作接触角，确定四点接触球轴承的外圈在发生振动前的外圈沟曲率中心位置；S3、根据外圈发生振动前、后的外圈沟曲率中心位置的变化情况，建立用于表征外圈振动时受力的振动方程，并对振动方程进行求解，从而得到轴承的径向振动加速度；S4、根据所述径向振动加速度，评价四点接触球轴承在预紧力作用下的振动大小。2.根据权利要求1所述的预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，其特征在于，步骤S3中，通过如下方法建立振动方程：以四点接触球轴承的中心为原点，四点接触球轴承的轴向方向为Z方向，建立四点接触球轴承的振动坐标系；根据工作接触角，确定外圈振动前的内圈沟曲率中心位置，根据内圈沟曲率中心位置，以及外圈发生振动前、后的外圈沟曲率中心位置的变化情况，建立所述振动方程。3.根据权利要求2所述的预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，其特征在于，所述振动方程通过如下公式表示：式中，m为四点接触球轴承外圈的质量，为轴承在X轴方向的径向振动加速度，为轴承在Y轴方向的径向振动加速度，为轴承的轴向振动加速度，为轴承在X轴的径向速度，为轴承在Y轴方向的径向速度，为轴承轴向速度，c
x
为润滑油总阻尼在X轴方向的分量，c
y
为润滑油总阻尼在Y轴方向的分量，c
z
为润滑油总阻尼在Z轴方向的分量，F
x
为钢球与外圈的Herzt接触力在X轴方向的分量，F
y
为钢球与外圈的Herzt接触力在Y轴方向的分量，F
z
为钢球与外圈的Herzt接触力在Z轴方向的分量，g为重力加速度，Fa为轴承受到的轴向预紧力。4.根据权利要求3所述的预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，其特征在于，c
x
、c
y
和c
z
通过如下公式表示：式中，c为四点接触球轴承的钢球在滚动时的润滑油总阻尼，N为钢球的数量，α
j
为工作接触角，1＜＜j＜＜N。5.根据权利要求1所述的预紧力作用下四点接触球轴承振动评价方法，其特征在于，步
骤S1中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱明，田凯文，王东峰，殷勇，董艳方，杨传猛，李迎春，杜辉，庞晓旭，李军星，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：