【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滚动复合轴承载荷计算，具体为一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法。
技术介绍
1、复合轴承是一种整体式轴承，主要有一个共用外圈、滚动体和多个单独内圈构成。复合轴承相当于球轴承与滚子轴承的复合，因此能够同时承受径向载荷作用、轴向载荷作用以及力矩载荷。与普通轴承相比，复合轴承的结构集成度高、载荷复杂、制造和装配要求高。但在特定的领域，如旋转预警雷达天线罩下轴承需要为高复合轴承才能更好地满足各项性能要求，并保证机器工作稳定性和可靠性。
2、某型预警机背负椭球形可旋转预警雷达天线罩(简称旋罩)，通过上、下轴承固定在支架裙段上。旋转上、下轴承是实现其转动和载荷传递的关键部件。目前我国下轴承采用双列调心滚子轴承+四点角接触球轴承的组合方案，但是下轴承组件设计寿命较低，距离需求的飞行寿命差距较大。针对这个问题，提出了一种由轴承座、满装滚动轴承(满装双列角接触球轴承和圆柱滚子轴承)、调心自润滑关节轴承、挡圈等复合而成的高复合轴承。因为结构复杂，导致对其静力学分析时非常困难，从现有技术方法中，难以准确表达出在考虑薄壁套圈变形的情况下高复合轴承的载荷分析情况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，在考虑了薄壁套圈受力变形的情况下对复合轴承进行载荷计算，以获取更为准确的计算结果并应用于轴承设计中。
2、本专利技术为解决上述的问题所实施的方案是：一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，所述复合轴承包括m个内圈、一个共用外圈
3、步骤一、将所述滚动体等效为能够承受轴向载荷、径向载荷和力矩的弹簧；构建复合轴承的非刚性轴系统受力示意图，定义fn为从左至右第n列轴承支座位置反作用载荷；ln为第n列滚动体中心截面到下一列滚动体中心截面处的距离；为作用在第n列滚动体中心截面(右侧)的从左至右的第k个载荷；为作用载荷位置处的力矩；
4、步骤二、基于步骤一构建的受力示意图，并根据芯轴变形计算各内圈上的作用载荷；
5、步骤三、计算刚性套圈加载情况下赫兹接触变形量；
6、步骤四、计算由套圈变形产生的接触变形量；
7、步骤五、求考虑套圈变形的滚道接触总径向变形量；
8、步骤六、利用滚动体与内外套圈总变形量δi求该位置滚动体的载荷qi。
9、作为优选方案，所述步骤二，具体过程如下：
10、由超静定系统静力平衡及积分法求解二轴承系统每列滚动体中心截面处的转角方程和挠度方程：
11、
12、式中：f1，f2分别为轴承支座位置处的作用载荷，p为作用外载荷，m1,m2分别为各列轴承由于柔性轴引起的力矩载荷，l为两列滚动体中心截面距离，a为外载荷p作用位置距离第一列滚动体中心截面的距离；式中：ei表示芯轴的抗弯刚度，θ、y分别表示沿着x(芯轴中心轴线)方向的转角和挠度，亦为芯轴的变形量；
13、上式由边界条件x＝0时，y＝δr1、θ＝θ1；x＝l时，y＝δr2、θ＝θ2；且x＝a存在唯一θ和δ，且同时有多个载荷或力偶作用在两列轴承中心截面之间，则可以应用叠加原理可得个内圈上作用的力和力矩载荷：
14、
15、把上式中受力载荷f2、m2分解为f′2、f″2，m'2、m″2，f′2+f″2＝f2，m'2-m″2＝m2则可得到三列滚动体轴承受力：
16、
17、
18、依此方法可计算多列滚动体复合轴承系统中各列轴承的反作用力及力矩：
19、
20、当轴承各列滚动体跨距很小时，轴承的径向位移将决定轴承之间的载荷分配，可由相似三角形关系可以得到：
21、
22、作为优选方案，所述步骤三，当滚动体为滚子时，具体过程如下：
23、为了考虑滚子倾斜对接触状态的影响，沿滚子母线进行切片离散化处理，单个切片的厚度为2ω＝le/n(le为滚子的有效长度，n表示离散切片数)，根据赫兹接触理论，滚子切片单元与滚道间产生的接触变形为：
24、
25、其中
26、
27、式中：le为滚子的有效长度，1λ为切片中心到滚子左端面的距离，为滚子中心倾斜产生的轴向位移量，cλ为滚子在切片单元中心处的修型量，为滚子与滚道间的径向游隙；
28、当滚动体为球时，具体过程如下：假设外圈固定不动，轴承受载前任意位置内外沟曲率中心距离均为a，a＝(fi+fe-1)dw，轴承受载后任意位置ψ处钢球与内、外圈总的接触变形等于位移后沟曲率中心距sψ与原始中心距a之差，即：δψ＝sψ-a
29、sψ＝[(asinα0+δa+riθcosψ-ua)2+(acosα0+δrcosψ-ur)2]1/2
30、
31、作为优选方案，所述步骤四，具体过程如下：
32、轴承套圈弯曲变形根据薄壁套圈平面弯曲理论，套圈在任意方位角φ处径向挠曲变形的微分方程为：
33、
34、薄壁套圈在外力作用下产生较小的挠度变形，环中心线上任意点的位移可分解为径向位移w和切向位移v,径向位移和切向位移的三角级数表达式：
35、
36、力作用沿径向方向的虚位移及外力做的功可以表示为：
37、
38、根据虚位移原理，环的应变能变化量等于外力所做的功：
39、
40、径向力引起的径向位移ωp和切向力引起的切向位移ωt为：
41、
42、外圈的径向变形ωpo和ωto以及内圈的径向变形ωpi和ωti,则任意方位角中下由套圈变形产生的接触变形：
43、
44、其中io和ii分别为外圈和内圈的转动惯量弯矩；分别表示外圈和内圈的径向力和切向力。
45、作为优选方案，所述的步骤五中，求考虑套圈变形的滚道接触总径向变形量的具体计算过程如下：
46、在任一位置处滚动体总径向变形为：
47、
48、作为优选方案，所述的步骤六中，利用滚动体与内外套圈总变形量δi求该位置滚动体的载荷qi：
49、对于滚子轴承：δi＝krqi0.9
50、或：
51、对于球轴承：
52、或：
53、其中kr、kb为与滚动体载荷无关的系数。
54、作为优选方案，还包括对各列滚动体合力与轴承所受外载荷的验证步骤，通过如下公式进行验证：
55、
56、有益效果：
57、1、本专利技术考虑了复合轴承各列滚动体载荷分配情况，然后化繁为简，进行单列球和单列滚子轴承的载荷分析，并且建立了复合轴承的静力学模型。
58、2、本专利技术以刚性套圈分析为基础，基于赫兹接触计算出刚性套圈加载情况下接触本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，所述复合轴承包括m个内圈、一个共用外圈和设置在各内圈与外圈之间的m个滚动体列，每列滚动体对应独立内圈，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤二，具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤三，当滚动体为滚子时，具体过程如下：
4.根据权利要求2所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤三，当滚动体为球时，具体过程如下：
5.根据权利要求3或4所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述的步骤四中，具体计算过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述的步骤五中，具体计算过程如下：在任一位置处滚动体总径向变形为：
7.根据权利要求6所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述的步骤六中；具体计算过程如下：对于滚子轴承：δi＝KrQi0.
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，还包括对各列滚动体合力与轴承所受外载荷的验证步骤，通过如下公式进行验证：
...【技术特征摘要】
1.一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，所述复合轴承包括m个内圈、一个共用外圈和设置在各内圈与外圈之间的m个滚动体列，每列滚动体对应独立内圈，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤二，具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤三，当滚动体为滚子时，具体过程如下：
4.根据权利要求2所述的一种考虑套圈变形的复合轴承载荷计算方法，其特征在于，所述步骤三，当滚动体为球时，具体过程如下：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔永存，李伟旺，李冠杰，田恒，李朝阳，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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