CN110132553B - 可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备 - Google Patents

可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备，主要在于能够避免有限元分析过程中位移渗入量的残留，从而提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。所述方法包括：获取所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据；对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；根据所述非线性变形量以及所述线性分析结果，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。本发明适用于可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定。

Description

可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备。
背景技术
随着人们对转子动力学分析的深入，转子支撑系统的刚度被人们逐渐认识，可倾瓦轴承是一种液体动压轴承，由若干独立的能绕支点摆动的瓦块组成，对于可倾瓦轴承来说，其支撑系统的刚度包括瓦支撑刚度。
目前，可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法常用的有两种，一种是试验法，通过不断的试验，最终确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，但是试验过程中的每个方案都需要使用支座样件，因此造成试验的成本较高，而且试验周期较长，另一种是通过有限元分析得到可倾瓦轴承瓦支撑刚度，但在有限元分析过程中由于有限元网格的交叉重叠，会导致位移渗入量的残留，直接影响可倾瓦轴承瓦支撑刚度的计算结果，造成可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度较低。
发明内容
本发明提供了一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备，主要在于能够避免有限元分析中位移渗入量的残留，提高可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
根据本发明的第一个方面，提供一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，包括：
可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
根据本发明的第二个方面，提供一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置，包括：可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，
获取单元，用于获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
第一分析单元，用于对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
第二分析单元，用于根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
确定单元，用于根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
根据本发明的第三个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
根据本发明的第四个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
本发明提供的一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法、装置及计算机设备，与目前通过试验法和有限元分析法确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度的方式相比，本发明能够获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；并对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；能够根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；与此同时，根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，从而能够克服试验法制作成本高，试验周期长的缺陷，同时能够避免有限元分析过程中位移渗入量的残留，由此提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法流程图；
图2示出了本发明实施例提供的另一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法流程图；
图3示出了本发明实施例提供的一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置的结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的另一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置的结构示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种计算机设备的实体结构示意图；
图6示出了本发明实施例的轴承瓦接触轴承支撑的接触区域模型示意图；
图7示出了本发明实施例的三维实体模型的有限元网格划分示意图；
图8示出了本发明实施例的三维实体模型的约束设置示意图；
图9示出了本发明实施例的在接触区域施加可倾瓦轴承总载荷的示意图；
图10示出了本发明实施例的轴承支撑的线性分析结果示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如背景技术，目前，可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法常用的有两种，一种是试验法，通过不断的试验，最终确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，但是试验过程中的每个方案都需要使用支座样件，因此造成试验的成本较高，而且试验周期较长，另一种是通过有限元分析得到可倾瓦轴承瓦支撑刚度，但在有限元分析过程中由于有限元网格的交叉重叠，会导致位移渗入量的残留，直接影响可倾瓦轴承瓦支撑刚度的计算结果，造成可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度较低。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，如图1所示，所述方法包括：
101、获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型。
其中，可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，轴承瓦支撑的特征数据包括轴承瓦支撑的最小曲率半径、最大曲率半径、泊松比和弹性模量，轴承套的特征数据包括轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径、泊松比、弹性模量以及轴承瓦支撑和轴承套所在切面的夹角，对于本发明实施例，根据工程设计的图纸获取轴承瓦支撑的尺寸数据和轴承套的尺寸数据，具体包括：轴承瓦支撑的最大曲率半径、轴承瓦支撑的最小曲率半径、轴承瓦支撑的泊松比、轴承套的最大曲率半径、轴承套的最小曲率半径、轴承套的泊松比以及轴承瓦支撑和轴承套所在切面的夹角，轴承瓦支撑的弹性模量和轴承套的弹性模量可以根据设计工程中选取的材料的属性具体设定，可倾瓦轴承的总载荷为可倾瓦轴承工作中转轴施加给轴承瓦的力，对于本发明实施例，轴承瓦块数可以为但不局限于4块，该4块轴承瓦沿周向均匀布置，轴承瓦支撑在轴承瓦周向的相对位置可以为但不局限于50％，即轴承瓦支撑可以位于轴承瓦周向的中间位置，也可以偏离该中间位置。
102、对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量。
其中，轴承瓦接触轴承支撑的接触区域参数为轴承瓦接触轴承支撑的接触区域椭圆的主半轴长度和负半轴长度，轴承支撑的非线性变形量为利用赫兹接触理论算法对可倾瓦轴承进行非线性分析，得到的在施加预设总载荷下轴承支撑的变形量，对于本发明实施例，利用赫兹接触理论算法对轴承瓦支撑的特征数据和轴承套的特征数据进行计算，得到轴承瓦支撑接触轴承套之间接触的点接触参数，轴承瓦支撑与轴承套的曲率之和，以及轴承瓦支撑和轴承套的共同表面位移参数，并根据所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数和可倾瓦轴承的总载荷，计算轴承瓦接触轴承支撑的接触区域参数和轴承支撑的非线性变形量，通过利用赫兹接触理论算法对可倾瓦轴承进行非线性分析，避免了有限元分析中位移渗入量的残留，能够精确地估计出轴承支撑的变形量，由此提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
103、根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果。
其中，轴承支撑的线性分析结果为利用有限元分析法对可倾瓦轴承进行线性分析，得到的在施加预设总载荷下轴承支撑的变形量，对于本发明实施例，根据工程设计图纸，获取可倾瓦轴承的尺寸数据，并将该可倾瓦轴承的尺寸数据输入至预设三维建模软件，建立可倾瓦轴承的三维模型，该预设三维建模软件可以为但不局限于Solidworks软件，之后将接触区域参数导入至Solidworks软件，即将接触区域椭圆的主半轴长度和负半轴长度导入至Solidworks软件，如图6所示，在可倾瓦轴承的实体模型上建立轴承瓦接触轴承支撑的接触区域模型，由此根据非线性分析得到的接触区域参数建立轴承瓦接触轴承支撑的接触区域模型，能够更精确地找到轴承瓦与轴承支撑的接触区域，之后将建立三维实体模型导入预设有限元分析软件进行有限元分析，该预设有限元分析软件可以为但不局限于Ansys软件，如图7所示，将该三维实体模型导入至Ansys软件进行有限元网格划分，并根据可倾瓦轴承的实际情况设置约束条件，对于本发明实施例，如图8所示，可以根据轴承支撑上的螺栓孔设置可倾瓦轴承的约束条件，之后在轴承瓦与轴承支撑的接触区域施加可倾瓦轴承的总载荷，如图9所示，并对该轴承支撑进行受力分析，如图10所示，得到轴承支撑的线性分析结果，由此可知轴承支撑的径向变形量。
104、根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
对于本发明实施例，首先根据轴承支撑的非线性变形量和线性分析结果，确定所述轴承支撑的线性变形量，之后将该线性变形量和非线性变形量的联合结果确定为轴承支撑的变形量，由此得到了可倾瓦轴承的总载荷和轴承支撑变形量之间的关系，根据该可倾瓦轴承的总载荷，便可以确定轴承支撑的变形量，最后将可倾瓦轴承的总载荷和轴承支撑变形量之间的商确定为可倾瓦轴承瓦支撑刚度，由此引入了非线性变形量的分析结果，进一步提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
本发明实施例提供的一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，与目前通过试验法和有限元分析法确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度的方式相比，本发明能够获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；并对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；能够根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；与此同时，根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，从而能够克服试验法制作成本高，试验周期长的缺陷，同时能够避免有限元分析过程中位移渗入量的残留，由此提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
进一步的，为了更好的说明上述可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定过程，作为对上述实施例的细化和扩展，本发明实施例提供了另一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，如图2所示，所述方法包括：
201、获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型。
其中，所述轴承瓦支撑的特征数据包括所述轴承瓦支撑的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比，所述轴承套的特征数据包括所述轴承套的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比、弹性模量以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，例如，轴承瓦支撑的特征数据和轴承套的特征数据如表1所示。
表1
Figure BDA0002006029310000071
Figure BDA0002006029310000081
202、利用赫兹接触理论算法对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行计算，得到所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和，以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数。
对于本发明实施例，步骤202具体包括：根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，以及所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和；根据所述轴承瓦支撑的弹性模量，所述轴承瓦支撑的泊松比，所述轴承套的弹性模量以及所述轴承套的泊松比，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数。进一步地，所述根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，包括：根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域的曲率值；根据所述接触区域的曲率值查找点接触参数表，确定所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数。
例如，根据表1中轴承瓦支撑的特征数据和轴承套的特征数据，利用赫兹接触理论算法，分别计算轴承瓦支撑接触轴承套之间接触的点接触参数，公式如下：
Figure BDA0002006029310000091
Figure BDA0002006029310000092
Figure BDA0002006029310000093
其中，F(ρ)为轴承瓦接触轴承支撑的接触区域的曲率值，利用赫兹接触理论算法计算轴承瓦接触轴承支撑的接触区域的曲率值之后，根据该曲率值，查找点接触参数表，如表2所示，确定点接触参数a*，b*和δ*。
Figure BDA0002006029310000094
此外，根据轴承瓦支撑的最大曲率半径R12、轴承瓦支撑的最小曲率半径R11、轴承套的最大曲率半径R22和轴承套的最小曲率半径R21，计算轴承瓦支撑与轴承套的曲率之和∑ρ，公式如下：
Figure BDA0002006029310000101
与此同时，根据所述轴承瓦支撑的弹性模量E1，所述轴承瓦支撑的泊松比ν1，所述轴承套的弹性模量E2以及所述轴承套的泊松比v2，计算轴承瓦支撑和轴承套的共同表面位移参数E′，公式如下：
Figure BDA0002006029310000102
203、根据所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数和所述可倾瓦轴承的总载荷，计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量。
其中，所述接触区域参数为所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域椭圆的主半轴长度和负半轴长度，步骤203具体还包括：根据所述点接触参数、所述曲率之和，所述位移参数以及所述可倾瓦轴承的总载荷，利用赫兹接触理论算法分别计算所述主半轴长度、所述负半轴长度以及所述轴承支撑的非线性变形量，对于本发明实施例，将点接触参数a*，b*和δ*，轴承瓦支撑与轴承套的曲率之和∑ρ，轴承瓦支撑和轴承套的共同表面位移参数E′以及可倾瓦轴承的总载荷P代入如下公式，分别计算接触区域椭圆的主半轴长度a、接触区域椭圆的负半轴长度b和轴承支撑的非线性变形量δ，
Figure BDA0002006029310000103
Figure BDA0002006029310000104
Figure BDA0002006029310000105
对于本发明实施例，根据轴承瓦的布置形式，可倾瓦轴承承载分为瓦上载荷和瓦间载荷，对于瓦间载荷，需要将总载荷投影到与轴承瓦垂直的方向上，进一步地，根据与轴承瓦垂直方向上的载荷，计算接触区域椭圆的主半轴长度、接触区域椭圆的负半轴长度和轴承支撑的非线性变形量，按照上述两种轴承载荷类型，得到的接触区域椭圆的主半轴长度、接触区域椭圆的负半轴长度和轴承支撑的非线性变形量如表3所示：
表3
Figure BDA0002006029310000111
204、根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果。
对于本发明实施例，将三维实体模型导入预设有限元分析软件，在轴承瓦接触轴承支撑的接触区域椭圆处施加载荷进行有限元分析，得到轴承支撑的线性分析结果如表4所示：
表4
Figure BDA0002006029310000112
205、根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
对于本发明实施例，步骤205具体可以包括：计算所述线性分析结果与所述非线性变形量一半的差值；根据所述可倾瓦轴承的总载荷，以及所述总载荷方向与所述轴承瓦的夹角，确定所述可倾瓦轴承的瓦上载荷；将所述差值和所述瓦上载荷之间的商确定为所述轴承支撑在单位载荷下的线性变形量；根据所述可倾瓦轴承的总载荷和所述单位载荷下的线性变形量，计算所述轴承支撑的线性变形量；将所述非线性变形量和所述线性变形量的联合结果确定为所述轴承支撑的变形量；将所述总载荷和所述变形量之间的商，确定为可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
例如，对于瓦上载荷，轴承支撑在单位载荷下的线性变形量为：
Figure BDA0002006029310000121
对于瓦间载荷，轴承支撑在单位载荷下的线性变形量为：
Figure BDA0002006029310000122
进一步地，将轴承支撑的线性变形量和轴承支撑的非线性变形量相加，得到轴承支撑的变形量，对于瓦上载荷，可倾瓦轴承总载荷与轴承支撑变形量之间的关系为：
Figure BDA0002006029310000123
对于瓦间载荷，可倾瓦轴承总载荷与轴承支撑变形量之间的关系为：
Figure BDA0002006029310000124
其中，P为可倾瓦轴承的总载荷，z为轴承支撑的变形量，根据上述可倾瓦轴承总载荷与轴承支撑变形量之间的关系式，只要确定具体工况下的可倾瓦轴承总载荷，即可求出对应的轴承支撑变形量，最后根据如下公式，确定该工况下的可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
K＝P/Z
其中，K为可倾瓦轴承瓦支撑刚度，P为可倾瓦轴承总载荷，z为轴承支撑的变形量。
本发明实施例提供的另一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，与目前通过试验法和有限元分析法确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度的方式相比，本发明能够获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；并对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；能够根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；与此同时，根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，从而能够克服试验法制作成本高，试验周期长的缺陷，同时能够避免有限元分析过程中位移渗入量的残留，由此提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
进一步地，作为图1的具体实现，本发明实施例提供了一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置，如图3所示，所述装置包括：获取单元31、第一分析单元32、第二分析单元33、确定单元34。
所述获取单元31，可以用于获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型。所述获取单元31是本装置中获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型的主要功能模块。
所述第一分析单元32，可以用于对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量。所述第一分析单元32是本装置中对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量的主要功能模块，也是核心模块。
所述第二分析单元33，可以用于根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果。所述第二分析单元33是本装置中根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果的主要功能模块。
所述确定单元34，可以用于根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。所述确定单元34是本装置中根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度的主要功能模块。
对于本发明实施例，所述第一分析单元32还包括：第一计算模块321和第二计算模块322，如图4所示。
所述第一计算模块321，可以用于利用赫兹接触理论算法对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行计算，得到所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和，以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数。
所述第二计算模块322，可以用于根据所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数和所述可倾瓦轴承的总载荷，计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量。
具体地，所述轴承瓦支撑的特征数据包括所述轴承瓦支撑的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比，所述轴承套的特征数据包括所述轴承套的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比、弹性模量以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角。
此外，为了说明所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数的具体计算过程，所述第一计算模块321还包括：第一计算子模块和第二计算子模块。
所述第一计算子模块，可以用于根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，以及所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和。
所述第二计算子模块，可以用于根据所述轴承瓦支撑的弹性模量，所述轴承瓦支撑的泊松比，所述轴承套的弹性模量以及所述轴承套的泊松比，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数。
与此同时，为了进一步说明轴承瓦支撑接触轴承套之间接触的点接触参数的具体计算过程，所述第一计算子模块，具体可以用于根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域的曲率值。
所述第一计算子模块，具体还可以用于根据所述接触区域的曲率值查找点接触参数表，确定所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数。
对于本发明实施例，为了进一步说明接触区域椭圆的主半轴长度、负半轴长度以及轴承支撑的非线性变形量的确定过程，所述第二计算模块332，具体可以用于根据所述点接触参数、所述曲率之和，所述位移参数以及所述可倾瓦轴承的总载荷，利用赫兹接触理论算法分别计算所述主半轴长度、所述负半轴长度以及所述轴承支撑的非线性变形量。
此外，为了具体说明可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定过程，所述确定单元34，包括第一计算模块341，第一确定模块342，第二确定模块343，第二计算模块344，联合模块345和第三确定模块346。
所述第一计算模块341，可以用于计算所述线性分析结果与所述非线性变形量一半的差值。
所述第一确定模块342，可以用于根据所述可倾瓦轴承的总载荷，以及所述总载荷方向与所述轴承瓦的夹角，确定所述可倾瓦轴承的瓦上载荷。
所述第二确定模块343，可以用于将所述差值和所述瓦上载荷之间的商确定为所述轴承支撑在单位载荷下的线性变形量。
所述第二计算模块344，可以用于根据所述可倾瓦轴承的总载荷和所述单位载荷下的线性变形量，计算所述轴承支撑的线性变形量。
所述联合模块345，可以用于将所述非线性变形量和所述线性变形量的联合结果确定为所述轴承支撑的变形量。
所述第三确定模块346，可以用于将所述总载荷和所述变形量之间的商，确定为可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置所涉及各功能模块的其他相应描述，可以参考图1所示方法的对应描述，在此不再赘述。
基于上述如图1所示方法，相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
基于上述如图1所示方法和如图3所示装置的实施例，本发明实施例还提供了一种计算机设备的实体结构图，如图5所示，该计算机设备包括：处理器41、存储器42、及存储在存储器42上并可在处理器上运行的计算机程序，其中存储器42和处理器41均设置在总线43上所述处理器41执行所述程序时实现以下步骤：获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
通过本发明的技术方案，能够获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；并对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；能够根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；与此同时，根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，从而能够克服试验法制作成本高，试验周期长的缺陷，同时能够避免有限元分析过程中位移渗入量的残留，由此提高了可倾瓦轴承瓦支撑刚度的预测精度。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定方法，其特征在于，包括：可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，
获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量，包括：
利用赫兹接触理论算法对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行计算，得到所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和，以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数；
根据所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数和所述可倾瓦轴承的总载荷，计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述轴承瓦支撑的特征数据包括所述轴承瓦支撑的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比、弹性模量，所述轴承套的特征数据包括所述轴承套的最大曲率半径、最小曲率半径、泊松比、弹性模量以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用赫兹接触理论算法对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行计算，得到所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和，以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数，包括：
根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，以及所述轴承瓦支撑与所述轴承套的曲率之和；
根据所述轴承瓦支撑的弹性模量，所述轴承瓦支撑的泊松比，所述轴承套的弹性模量以及所述轴承套的泊松比，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑和所述轴承套的共同表面位移参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数，包括：
根据所述轴承瓦支撑的最小曲率半径和最大曲率半径，所述轴承套的最小曲率半径、最大曲率半径以及所述轴承瓦支撑和所述轴承套所在切面的夹角，利用赫兹接触理论算法计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域的曲率值；
根据所述接触区域的曲率值查找点接触参数表，确定所述轴承瓦支撑接触所述轴承套之间接触的点接触参数。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接触区域参数为所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域椭圆的主半轴长度和负半轴长度，所述根据所述点接触参数、所述曲率之和、所述位移参数和所述可倾瓦轴承的总载荷，计算所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量，包括：
根据所述点接触参数、所述曲率之和，所述共同表面位移参数以及所述可倾瓦轴承的总载荷，利用赫兹接触理论算法分别计算所述主半轴长度、所述负半轴长度以及所述轴承支撑的非线性变形量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度，包括：
计算所述线性分析结果与所述非线性变形量一半的差值；
根据所述可倾瓦轴承的总载荷，以及所述总载荷方向与所述轴承瓦的夹角，确定所述可倾瓦轴承的瓦上载荷；
将所述差值和所述瓦上载荷之间的商确定为所述轴承支撑在单位载荷下的线性变形量；
根据所述可倾瓦轴承的总载荷和所述单位载荷下的线性变形量，计算所述轴承支撑的线性变形量；
将所述非线性变形量和所述线性变形量的联合结果确定为所述轴承支撑的变形量；
将所述总载荷和所述变形量之间的商，确定为可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
8.一种可倾瓦轴承瓦支撑刚度的确定装置，其特征在于，包括：可倾瓦轴承包括轴承瓦、轴承瓦支撑、轴承套和轴承支撑，
获取单元，用于获取所述可倾瓦轴承的总载荷，所述轴承瓦支撑的特征数据、所述轴承套的特征数据、以及所述轴承支撑的三维模型；
第一分析单元，用于对所述轴承瓦支撑的特征数据和所述轴承套的特征数据进行非线性分析，得到所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域参数和所述轴承支撑的非线性变形量；
第二分析单元，用于根据所述接触区域参数和所述轴承支撑的三维模型，建立所述轴承瓦接触所述轴承支撑的接触区域模型，并对所述接触区域模型进行受力分析，得到所述轴承支撑的线性分析结果；
确定单元，用于根据所述非线性变形量、所述线性分析结果以及所述可倾瓦轴承的总载荷，确定可倾瓦轴承瓦支撑刚度。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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