(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210992616.6 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 盾构及掘进技 术国家重点实验室 地址 450001 河南省郑州市国家高新 技术 产业开发区科 学大道99号 申请人 大连理工大 学　 中铁开发投资集团有限公司 (72)发明人 周建军　刘奇　李帅远　何晓勇　 游元明　那鹏越　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/12(2006.01)G06F 119/14(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种大型掘进机主驱动轴承寿命评估方法 及计算机可读介质 (57)摘要 本发明属于主轴承寿命 预测领域， 提出了一 种大型掘进机主驱动轴承寿命评估方法及计算 机可读介质。 针对主驱动轴承在轴向力、 径向力、 倾覆力矩的作用下造成内圈变形、 滚子子受力分 布不均， 主轴承寿命难以预测的问题， 基于轴承 载荷分布与l ‑p寿命理论提出该方法。 考虑轴承 载荷分布， 根据大型掘进机主驱动轴承受力情 况， 基于赫兹接触理论建立三排滚子轴承受力平 衡方程， 利用MAT LAB开发主轴承载荷分布求解程 序， 实现评估主轴承服役寿命。 本发明可快速高 效的计算大型掘进机主驱动轴承疲劳寿命， 极大 程度减少因主驱动轴承疲劳失效造成的大规模 人身财产损失。 权利要求书3页 说明书5页 附图1页 CN 115408839 A 2022.11.29 CN 115408839 A 1.一种大型掘进机主驱动轴承寿命评估方法， 其特征在于， 确定主驱动轴 承结构参数； 根据主驱动轴承受力情况， 由赫兹理论建立三排滚子主驱动轴承受力平衡方程， 得到主驱 动轴承载荷分布； 根据主驱动轴承载荷分布计算主驱动轴承当量动态载荷， 基于L ‑P寿命理 论， 考虑寿命修 正系数得到主驱动轴承服役寿命； 具体包括 步骤如下： S1、 确定主驱动轴承结构参数 主驱动轴承结构包括主推滚子(1)、 径 向滚子(2)、 止推滚子(3)、 内齿圈(4)、 第一外圈 (5)、 第二外圈(6)和第三外圈(7)； 主驱动轴承结构参数包括主推滚子数Zu、 止推滚子数Zo、 径向滚子数Zj、 主推滚子有效长度Lwu、 止推滚子有效长度Lwo、 径向滚子有效长度Lwj、 主推滚 子直径Dwu、 止推滚子直径Dwo、 径向滚子直径Dwj、 主推滚子的节 圆直径du和止推滚子的节圆 直径do； S2、 根据主驱动轴承受力特点， 确定主驱动轴承的载荷分布， 载荷包括轴向力Fa、 径向 力Fr、 倾覆力矩M和转速V； 基于赫兹理论建立主驱动轴承轴向位移 δa、 径向位移 δr和倾角 θ与 主驱动轴承载荷的平衡方程； S2.1以主驱动轴承轴线为原点， 建立极坐标系， 径向力方向为极轴方向， 以滚子极角 ψ 表示滚子位置； 式中： i为滚子序号， 且i ＝1～Zk； k＝u,o,j； 主驱动轴 承内齿圈产生位移和倾角导致滚子接触的两滚道之间的法 向距离发生变化， 不同位置滚子所承受载荷不同； S2.2主推滚子所在位置的法向趋 近量 δψu见式2)， 主推滚子承受载荷Qψu见式3)； 式中： Pa为主轴承的轴向游隙； Ku为主推滚子与滚道的 “负荷‑变形”常数； 式中： Dw为滚子直径； η为综合弹性 常数； m为滚子直径与节圆直径之比， 当m<0.2时， 忽略 m； S2.3每一个止推滚子位置 ψ处， 两滚道面之间的法向趋 近量 δψo为： 在任意位置 ψ处止推滚子承受载荷Qψo为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115408839 A 2式中， Kd为止推滚子与滚道的 “负荷‑变形”常数； S2.4.在主驱动轴承内齿圈发生径向位移δr后， 不同位置 ψ处与径向滚子相接触的两滚 道面之间的法向趋 近量 δψj为： 式中， Pr为主驱动轴承的径向游隙； 在任意位置 ψ处径向滚子承受载荷Qψj为： 式中， Kj为径向滚子与滚道的 “负荷‑变形”常数； S2.5依据赫兹接触理论和变形协调方程建立主驱动轴承平衡方程； S2.6将公式1) ‑10)代入主驱动轴承平衡方程11)， 基于MATALAB利用牛顿迭代法求解未 知变量主驱动轴 承轴向位移δa、 径向位移δr和倾角 θ求解完成后， 进一步计算得到主推滚子 承受载荷Qψu、 止推滚子承受载荷Qψo和径向滚子承受载荷Qψj； S3根据主驱动轴承载荷分布求解主驱动轴承当量动载荷， 结合主驱动轴承额定动载荷 Qc与轴承服役寿命修 正系数α 得到主驱动轴承基本服役寿命， 步骤如下： S3.1主驱动轴承主推滚子承受主要轴向力与倾覆力矩， 主驱动轴承主推滚道发生疲劳 失效的可能性 最大； 主驱动轴承 任一位置发生 疲劳失效， 即达 到主驱动轴承疲劳寿命； 主轴承当量动载荷Qe通过主推滚子承受载荷Qψu计算权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115408839 A 3