关节轴承轴向承载能力计算方法及系统与流程

本发明涉及机械工程，具体地，涉及一种关节轴承轴向承载能力计算方法及系统。

背景技术：

1、目前，通常采用轴向投影法计算关节轴承轴向承载能力，公式为：

2、

3、采用此公式计算关节轴承轴向承载能力时，未能全面体现轴承尺寸如内圈球面尺寸dk、外圈外径d等、材料特性对轴向承载能力的影响。

4、本发明提出的一种关节轴承轴向承载能力理论计算方法和程序，可将轴向承载能力理论解的计算更完善。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种关节轴承轴向承载能力计算方法及系统。

2、根据本发明提供的一种关节轴承轴向承载能力计算方法，包括：

3、步骤s1：建立轴向承载能力试验模型，在轴向载荷的作用下，第二轴承面为受力面；

4、步骤s2：基于所述轴向承载能关节轴承轴向承载能力验模型，构建关节轴承轴向承载理论模型，在所述关节轴承轴向承载理论模型上计算微弧面受力轴向载荷；

5、步骤s3：通过积分处理计算轴向脱出力，进而得到关节轴承轴向承载能力。

6、优选地，步骤s2包括：

7、在关节轴承外圈上平行于y轴选取宽度为dz的微单元，计算微弧面受力轴向载荷paa，即微单元轴向力，计算公式如下：

8、paa＝pa﹒ds＝pr﹒ds﹒sinφ

9、其中，pr表示微单元径向力，ds表示阴影微弧面，φ表示微积分角度，pa表示微单元径向力pr的轴向分力。

10、优选地，所胡阴影微弧面ds的公式如下所示：

11、

12、其中，dk表示内圈球径；

13、微积分角度φ的积分区间为0，其中，c表示外圈宽度；

14、微单元径向力pr的计算公式如下所示：

15、

16、其中，k表示外圈材料剪切屈服极限，d表示外圈外径，dk表示内圈球径，φ表示微积分角度，表示积分区间上偏差。

17、优选地，步骤s3中，轴向脱出力等于微单元轴向力paa在微弧面ds沿接触边界对φ积分，pa公式如下所示：

18、

19、其中，pr表示微单元径向力，ds表示阴影微弧面，φ表示微积分角度，pa表示表示微单元径向力pr的轴向分力。

20、优选地，所建立的边界条件包括但不限于轴承外径与座孔无接触，即外径圆柱面无受力。

21、根据本发明提供的一种关节轴承轴向承载能力计算系统，包括：

22、模块m1：建立轴向承载能力试验模型，在轴向载荷的作用下，第二轴承面为受力面；

23、模块m2：基于所述轴向承载能关节轴承轴向承载能力验模型，构建关节轴承轴向承载理论模型，在所述关节轴承轴向承载理论模型上计算微弧面受力轴向载荷；

24、模块m3：通过积分处理计算轴向脱出力，进而得到关节轴承轴向承载能力。

25、优选地，模块m2包括：

26、在关节轴承外圈上平行于y轴选取宽度为dz的微单元，计算微弧面受力轴向载荷paa，即微单元轴向力，计算公式如下：

27、paa＝pa﹒ds＝pr﹒ds﹒sinφ

28、其中，pr表示微单元径向力，ds表示阴影微弧面，φ表示微积分角度，pa表示微单元径向力pr的轴向分力。

29、优选地，所胡阴影微弧面ds的公式如下所示：

30、

31、其中，dk表示内圈球径；

32、微积分角度φ的积分区间为0，其中，c表示外圈宽度；

33、微单元径向力pr的计算公式如下所示：

34、

35、其中，k表示外圈材料剪切屈服极限，d表示外圈外径，dk表示内圈球径，φ表示微积分角度，表示积分区间上偏差。

36、优选地，模块m3中，轴向脱出力等于微单元轴向力paa在微弧面ds沿接触边界对φ积分，pa公式如下所示：

37、

38、其中，pr表示微单元径向力，ds表示阴影微弧面，φ表示微积分角度，pa表示表示微单元径向力pr的轴向分力。

39、优选地，所建立的边界条件包括但不限于轴承外径与座孔无接触，即外径圆柱面无受力。

40、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

41、本发明根据关节轴承球面接触的特点，采用平面应变问题求解方法，求解轴承球面承载力，将轴承承载能力与金属基体材料参数、轴承结构尺寸参数相结合，使得计算结果更具参考价值。

技术特征：

1.一种关节轴承轴向承载能力计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的关节轴承轴向承载能力计算方法，其特征在于，步骤s2包括：

3.根据权利要求2所述的关节轴承轴向承载能力计算方法，其特征在于，所胡阴影微弧面ds的公式如下所示：

4.根据权利要求1所述的关节轴承轴向承载能力计算方法，其特征在于，步骤s3中，轴向脱出力等于微单元轴向力paa在微弧面ds沿接触边界对φ积分，pa公式如下所示：

5.根据权利要求1所述的关节轴承轴向承载能力计算方法，其特征在于，所建立的边界条件包括但不限于轴承外径与座孔无接触，即外径圆柱面无受力。

6.一种关节轴承轴向承载能力计算系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的关节轴承轴向承载能力计算系统，其特征在于，模块m2包括：

8.根据权利要求7所述的关节轴承轴向承载能力计算系统，其特征在于，所胡阴影微弧面ds的公式如下所示：

9.根据权利要求6所述的关节轴承轴向承载能力计算系统，其特征在于，模块m3中，轴向脱出力等于微单元轴向力paa在微弧面ds沿接触边界对φ积分，pa公式如下所示：

10.根据权利要求6所述的关节轴承轴向承载能力计算系统，其特征在于，所建立的边界条件包括但不限于轴承外径与座孔无接触，即外径圆柱面无受力。

技术总结本发明提供了一种关节轴承轴向承载能力计算方法及系统，包括：建立轴向承载能力试验模型，在轴向载荷的作用下，第二轴承面为受力面；基于所述轴向承载能关节轴承轴向承载能力验模型，构建关节轴承轴向承载理论模型，在所述关节轴承轴向承载理论模型上计算微弧面受力轴向载荷；通过积分处理计算轴向脱出力，进而得到关节轴承轴向承载能力。本发明根据关节轴承球面接触的特点，采用平面应变问题求解方法，求解轴承球面承载力，将轴承承载能力与金属基体材料参数、轴承结构尺寸参数相结合，使得计算结果更具参考价值。技术研发人员：苏文文,段宏瑜,陆超,陈倩茹,朱淋淋,何家鑫受保护的技术使用者：上海市轴承技术研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17