申请/专利权人：钱潮轴承有限公司;万向集团公司

申请日：2021-08-13

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN113742858B

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/20;G06F16/901;G06F16/9038;F16C19/22;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2021.12.21#实质审查的生效;2021.12.03#公开

摘要：本发明涉及轴承设计技术领域，在圆锥滚子轴承新开发过程中实现快速查找合适的借用滚子，通过借用滚子得到轴承设计方案。尤其是一种圆锥滚子轴承设计用快速查找借用滚子的方法，根据工况和设计空间，得到以下已知的外形尺寸参数并且输入计算机，参数输入完毕后，计算机从存储的滚子数据库导入一条滚子数据，然后利用中值法来确定外圈公称接触角度α，利用α计算外圈公称小内径E值，再进行进行约束条件验算，约束条件全部满足后，计算出用于额定计算的滚子直径Dwe、用于额定计算的滚子有效长度Lwe、额定动荷载Cr，然后保存符合要求的借用滚子的查找结果。

主权项：1.一种圆锥滚子轴承设计用快速查找借用滚子的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，根据工况和设计空间，得到以下已知的外形尺寸参数并且输入计算机：轴承公称内径d、轴承公称外径D、轴承公称高度T、内圈公称宽度B、外圈公称宽度C、用于迭代计算的外圈公称接触角度最大值αmax、用于迭代计算的外圈公称接触角度最小值αmin、内圈大挡边厚度a0、外圈大端面轴向倒角最大值r6max、外圈小端面轴向倒角最大值r7max；步骤2，步骤1参数输入完毕后，计算机从存储的滚子数据库导入一条滚子数据，滚子数据包括滚子编号Num，滚子大头直径Dw，滚子母线在滚子中心线上的投影长度Ln，滚子半锥角步骤3，计算机根据轴承的轴承公称内径d和轴承公称外径D，确定用于迭代计算的外圈公称小内径参考值Eref，Eref值范围为Emin≤Eref≤Emax，其中Emin＝0.9*d+D2，Emax＝1.1*d+D2；在Eref值的范围内遍历Eref值作为参考，遍历的步长为0.01*d+D2；步骤4，利用中值法来确定外圈公称接触角度α，包括以下步骤；4.1在得到一个Eref值后，计算机根据以下公式计算出参数αmid、αlef和αrig：αmid＝αmin+αmax2，αlef＝αmin+αmid2，αrig＝αmax+αmid2；αmid：用于迭代计算的外圈公称接触角度中值，单位rad，αlef：用于迭代计算的外圈公称接触角度左值，单位rad，αrig：用于迭代计算的外圈公称接触角度右值，单位rad，4.2计算外圈公称小内径E值，计算公式如下： 用αlef替代上式中的α，将已知参数Dw，d，T代入上式，得到α在αlef时的Elef值；用αrig替代上式中的α，将已知参数d，T代入上式，得到α在αrig时的Erig值；4.3更新用于迭代计算的外圈公称接触角度最小值αmin和最大值αmax：若|Elef-Eref|＞|Erig-Eref|，则更新规则是αmin＝αmid，αmax＝αmax；若|Elef-Eref|＜|Erig-Eref|，则更新规则是αmin＝αmin，αmax＝αmid；4.4更新完后，判断αmax-αmin1′是否成立，若不成立，则用更新的αmin和αmax重复步骤4的123步骤；若αmax-αmin1′成立，则得到外圈公称接触角度α＝αmin+αmax2，再根据步骤4.2的计算公式计算出E值；步骤5，进行约束条件验算，包含以下步骤：5.1圆锥滚子轴承设计约束条件如下：5.1.1滚子长度的约束：外圈小端处滚子与轴向倒角之间间隙最小值C2min和外圈大端处滚子与轴向倒角之间间隙的最小值C3min都不能小于0，C2min和C3min由以下公式计算获得： 5.1.2内外圈有效壁厚约束：内圈有效壁厚Si不小于0.07D-d，外圈有效壁厚Se不小于0.05D-d： 5.1.3内圈大挡边宽度a0强度的约束，a0不小于0.12B：[a0]＝0.12BG5a0,B＝a0-[a0]≥0[a0]为内圈大挡边宽度的安全值；5.1.4内圈小挡边宽度a1的约束，a1不小于0.45a0：[a1]＝0.45a0G6a0＝a1-[a1]≥0[a1]为内圈小挡边宽度的安全值；5.1.5滚子大头相邻间隙J的约束：滚子个数Z值在10～30里面遍历，步长为1； 当Dw≤10mm时要满足当Dw≥10mm时要满足5.2当约束条件验算完之后，如果步骤5.1.1～5.1.5的约束条件有任一项不满足，则返回步骤4，使用步骤3的遍历结果中的下一个未使用的Eref值更新步骤4.1中的Eref之后继续后续步骤；如果步骤3的遍历结果中所有的Eref值更新完毕之后，仍然不满足约束条件，则返回步骤2，导入下一条滚子数据之后继续后续步骤；当约束条件验算完之后，如果步骤5.1.1～5.1.5的约束条件全部满足，则找到了合适的借用滚子，就得到了新的参数：外圈公称接触角度α、外圈公称小内径E、滚子编号Num、滚子大头直径Dw，滚子母线在滚子中心线上的投影长度Ln、滚子半锥角滚子个数Z；继续以下步骤；5.3根据以下公式计算出用于额定计算的滚子直径Dwe和用于额定计算的滚子有效长度Lwe： 5.4根据滚子轴承的额定动荷载计算公式：Cr＝bm·fc·i·Lwe·cosα79·Z34·Dwe2927计算出圆锥滚子轴承的额定动荷载Cr；计算机保存滚子的以下参数：Num、Dw、Ln、α、E、Z、Cr，作为一个符合要求的借用滚子的查找结果；5.5如果步骤3的遍历结果中还有未使用的Eref值，再返回步骤4，遍历结果中的下一个未使用的Eref值更新步骤4.1中的Eref之后继续后续步骤；当遍历结果中的所有Eref值更新完毕之后，返回步骤2，导入下一条滚子数据之后继续后续步骤；滚子数据库中所有的滚子数据导入完毕后停止，得到全部符合要求的借用滚子的查找结果。

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