基于滚珠丝杠副滚珠载荷分布的摩擦力矩计算方法研究

为了研究丝杠转速、轴向载荷、螺旋升角和滚珠直径对摩擦力矩的影响规律,在综合考虑滚珠载荷分布、实际工况中接触角变化、法向力差异、润滑油黏性阻力、滚珠惯性力和惯性力矩等因素上,建立了一种计算滚珠丝杠副摩擦力矩的方法。结果表明:当丝杠转速或轴向载荷增大时,摩擦力矩越来越大;增大的轴向载荷或者减小的丝杠转速导致摩擦因数越来越小;随着螺旋升角变大时,摩擦因数和摩擦力矩均逐渐减小,且随着螺旋升角的增大,两者的变化率逐渐减小;滚珠直径的变大致使摩擦力矩变大。分析结果可为滚珠丝杠副的设计提供参考,有助于进一步提高滚珠丝杠副的传动性能。

大型冷库螺杆压缩机几何特征及型线优化研究

目的针对大型冷库系统用螺杆压缩机的型线设计与优化问题,建立型线几何特征计算数学模型,为螺杆压缩机型线设计与优化提供理论依据。方法以目前广泛采用的GHH型线为研究对象,基于本文采用的型线几何特征计算方法,发现GHH型线的接触线不连续。采用圆弧-圆弧包络线共轭曲线对代替原始GHH型线中的圆弧-圆弧共轭曲线对,实现接触线的连续,提出修正的GHH型线。进而以修正的GHH型线为研究对象,分析节圆半径、齿高、双边长度等型线参数对接触线、啮合线、泄漏三角形等型线几何特征的影响。结果研究发现,泄漏三角形的面积与节圆半径、导程呈线性正相关,与齿高、双边长度呈线性负相关,其中双边长度对泄漏三角形的面积影响最大。具体地,当节圆半径由48 mm增大至60 mm时,面积利用系数由0.462减小为0.427,接触线长度由174.5 mm增大至182.2 mm,泄漏三角形面积由1.7 mm^(2)增大至8.2 mm^(2)。结论本文建立了转子型线几何特征快速计算数学模型,对GHH型线进行了优化,实现了螺杆转子接触线的连续,揭示了型线参数对型线几何特征的影响规律,为转子型线优化提供了理论指导。

周期性载荷作用下的滚珠丝杠相邻滚珠间热弹流数值计算

滚珠丝杠相邻滚珠之间存在零卷吸速度接触,与常见的纯滚动或滚滑接触相比工况更恶劣,周期性载荷作用下相邻滚珠之间的接触则更为复杂。建立零卷吸工况下正弦波载荷作用的滚珠丝杠相邻滚珠间热弹流数值计算模型,采用多重网格法求解压力,多重网格积分法求解弹性变形,逐列扫描技术求解温度场,实现对线接触热弹流润滑的数值模拟。并以R100-25Y2型滚珠丝杠为研究对象,分析其油膜特性以及载荷幅值和表面波纹度对油膜特性的影响,结果表明:在加载过程中,由于挤压效应增强,“温度-黏度楔”效应增强,油膜凹陷深度及中心膜厚增大,最小膜厚减小,接触区最大温升增大,摩擦系数减小,卸载过程则相反;由于载荷变化的时变效应,油膜变化相比载荷变化存在一定的滞后性,而载荷波动幅值的增大进一步增强了该滞后性;表面波纹度的存在造成油膜压力和膜厚曲线的波动,特定的波纹度长度可导致中心膜厚和最大温升增大,而最小膜厚和摩擦系数减小。

网格类型对螺旋输送小米颗粒接触力的影响

为研究螺旋输送机性能及其变化规律,基于颗粒接触理论,采用EDEM离散元软件,建立了具有分料装置的螺旋输送模型,针对小米颗粒进行了不同的螺杆输送数值仿真,计算得到了不同网格类型下的颗粒接触力对比。分析得到,网格的细化影响颗粒与螺旋体以及颗粒与外壳内壁之间的平均接触力分布,随着转速的提高,A型网格影响越发明显。该研究为确定螺旋输送机仿真网格类型以及提高输送性能提供理论依据。

双螺杆制冷压缩机振动激励特性分析

螺杆压缩机振动噪声是产品舒适性的重要评价指标,研究压缩机激励特性对减振降噪具有重要指导意义。建立压缩机气体激励模型和螺杆转子啮合激励模型计算分析两种激励。开展样机振动响应测试和模态测试。将计算的激励加载到通过模态结果验证的压缩机有限元模型上得到两种激励的计算响应。通过计算响应与测试响应对比确定压缩机主要激励源。研究发现气体激励和啮合激励的频率成分均为基频及其谐次频率,气体激励主要以气流脉动基频贡献为主,啮合激励是引起压缩机振动的主要振源。研究结果可为双螺杆制冷压缩机振动控制提供优化指导方向。

一种转辙机新型接点的研发与应用

作为转辙机内部与外部联锁系统进行信号状态传输的关键设备,转辙机接点能否正确传递并表示出道岔位置状态,对行车安全具有重要意义。针对传统转辙机排布式接点易断开、磨损大、清洁难等缺点,提出采用模块化设计思路研发新型接点。该新型接点主要由运动机构、静接点组件、动接点组件等构成,由转辙机锁闭块先带动运动机构上的动作臂转动,再带动后方同轴的动接点组件运动,实现动接点在静接点组件的左右切换,从而改变接点开关闭合状态。新型接点采用集成式设计结构,缩小其在转辙机内部的占用空间;通过V型和圆锥型设计,提高抗振性能;动接点与静接点以差动旋入式相接触,使动接点环周圈磨耗保持一致,延长接点寿命;在动接点环上方设计防尘防护罩,提高接点的可维护性。经过电寿命试验、振动试验,以及实验室环境验证,新型接点符合相关技术条件并满足设计需求。

单节段后路腰椎椎间融合皮质骨轨迹螺钉固定术后螺钉松动的危险因素分析及预测模型的构建与验证

目的:调查分析应用皮质骨轨迹(CBT)螺钉行单节段后路腰椎间融合术(PLIF)后螺钉松动的危险因素,建立并验证可视化的列线图预测模型。方法:回顾性选择2020年3月~2023年6月我院行单节段PLIF治疗的102例患者为研究对象,应用CBT螺钉共357枚,平均3.5±0.3枚。术后随访时间2.0~35.0个月,中位时间22.5个月。根据腰椎CT扫描结果将螺钉松动定义为CT片上超过1mm的连续透明区,周围存在薄的硬化区。将102例患者分为松动组45例和无松动组57例,应用的357枚螺钉中,117枚出现松动和240枚无松动。比较两组患者的人口学资料(包括性别、年龄、体质量指数、骨密度值)、手术指标[包括时间、出血量、腰椎融合分级、Oswestry功能障碍指数(ODI)]和放射学参数[包括螺钉固定到骶椎第一节椎体S1(FS1)、螺钉小梁Hounsfield单位(HU)、螺钉的矢状角(SA)、冠状角(CA)和皮质骨接触层(CBCL)]。分别采用Lasso回归和多因素Logistic回归分析模型筛选螺钉松动的最佳独立危险因素,采用R软件建立列线图模型,然后分别采用Bootstrap法、受试者工作特征(ROC)曲线、校准曲线及决策曲线分析(DCA)评估模型的预测稳定性[一致性指数(C指数)]、预测区分度(敏感性和特异性)、预测概率的准确性(吻合程度)、临床净获益。结果:松动组患者的骨密度值明显小于无松动组(P<0.05),其他人口学资料和手术指标比较差异无统计学意义(P>0.05)。与无松动组比较,松动组的FS1百分比和CA明显升高,CBCL显著下降(P<0.05)。骨密度值(OR=0.44,95%CI=0.21~0.89,P<0.001)、FS1(OR=3.12,95%CI=2.03~4.54,P<0.001)、CA(OR=1.45,95%CI=1.12~2.03,P<0.001)和CBCL(OR=0.67,95%CI=0.32~0.88,P<0.001)是单节段PLIF后发生螺钉松动的独立危险因素。列线图模型总分140分,Bootstrap法计算C指数为0.856(P=0.125),ROC曲线下面积(AUC)为0.847(95%CI=0.801~0.912,P<0.001),校准曲线和DCA均显示模型的预测结果有较好的一致性和临床净获益比。结论:骨密度值、FS1、CA和CBCL是应用CBT螺钉行单节段PLIF后发生螺钉松动的独立危险风险,据此构建的列线图模型在临床早期筛选螺钉松动高风险群体中有一定的应用价值。

碱回收车间消化提渣螺旋叶片的维修方法

碱回收车间消化提渣螺旋输送机是制浆造纸生产线中的连续性输送机械,使用过程中存在磨损、腐蚀、变形等问题。通过实践发现这类设备的使用特点、分析产生问题的原因并提出解决问题的办法。

环形牙滚柱丝杠啮合机理研究

基于环形牙滚柱丝杠结构特点,推导了丝杠、滚柱和螺母的曲面方程,建立了计算丝杠和滚柱以及螺母和滚柱之间接触位置的啮合方程,给出了环形牙滚柱丝杠的轴向间隙计算公式和零间隙牙厚设计量。通过与现有数值模型接触位置和间隙计算结果的对比,验证了所建模型的正确性,分析了结构参数对环形牙滚柱丝杠啮合特性的影响规律。分析结果表明:较大的丝杠名义半径和较小的滚柱名义半径有利于接触点接近两零件中径切点位置;丝杠和滚柱的接触位置对两零件的牙侧角差值十分敏感;当螺母和滚柱牙侧角相同时,接触点位于两者的中径切点且零间隙牙厚设计量等于螺距的一半;滚柱牙型轮廓半径对丝杠和滚柱的零间隙牙厚设计量几乎无影响。

小螺距滚柱牙型非接触式检测与偏差评价方法

行星滚柱丝杠副(planetary roller screw mechanism, PRSM)是旋转运动与直线运动相互转化的新型重载精密传动装置,螺纹牙型加工质量直接决定其传动精度和承载性能。针对小螺距PRSM滚柱牙型非完整短圆弧检测评价的难题,利用高精度三坐标测量机对滚柱轴向截面牙型非接触式检测,提出了基于非线性内点算法的滚柱牙型曲线拟合方法,验证了滚柱牙型曲线的拟合精度;建立了滚柱螺纹牙型偏差评价模型和偏差评价方法,绘制了基于本偏差模型的牙型偏差评价图,分析并总结了滚柱牙型偏差分布规律。提出的小螺距PRSM滚柱牙型检测评价方法,拟合残差平方和达到1.5×10~(-4)数级,牙型半径拟合精度控制在6μm,牙型圆心z_0坐标拟合精度控制在9.8μm,能够定量评判滚柱牙型形状精度和位置精度,在工程实际中具有可行性。

螺丝固位和粘接固位在第一磨牙种植修复中的效果评价

目的评价螺丝固位基台一体冠和粘接固位在第一磨牙单颗种植中的修复效果。方法采用回顾性队列研究,收集就诊并完成第一磨牙单颗种植修复的91例患者共104颗种植修复病例,其中52颗为螺丝固位基台一体冠(SR),52颗为粘接固位修复(CR)。分别在患者种植修复当天及戴牙后6、12个月时记录种植体周围的牙周指标及患者满意度评分,拍摄X线片并测量种植体边缘骨吸收量,参照Barnes评定标准对种植冠修复后的邻接关系进行评价。结果修复完成后6~12个月,两组种植体均完好无松动;SR组3例患者在6个月复查时发现中央螺丝松动,重新加力至35 N/cm,2个月再次复查时无松动;两种固位方式在修复后12个月时螺丝固位组邻接合格率为90.38%,显著低于粘接固位组99.04%的邻接合格率(P=0.037),两种修复体边缘骨吸收量和牙周软组织指标mPLI和mSBI差异均无统计学意义。结论两种固位方式均能取得良好的种植修复效果,粘接固位在邻接关系恢复和防止食物嵌塞上更具优势。

滚珠丝杠用60°角接触球轴承支撑结构分析

在机械领域,滚珠丝杆副是一种高精度的驱动部件,它需要适应高精度、高刚性的数控加工设备,必须选择60°的角接触球轴承,凭借60°角接触球轴承具有的摩擦力矩小、轴向刚度高以及运转精度高等优点,来支撑滚珠丝杆的固定端。通过对各种组配形式的分析,得出了在轴向和径向荷载的叠加下所产生的外力的影响,此外还运用相关公式计算了角接触球轴承的使用寿命以及设备的选型。

行星滚柱丝杠副滚柱端齿轮内啮合静态接触应力分析

行星滚柱丝杠副滚柱端齿轮为带有螺纹槽的渐开线直齿轮,与螺母固联的内齿轮相啮合。受螺纹槽的影响,齿面啮合接触应力与完整的直齿轮啮合接触应力不同。以行星滚柱端齿轮为研究对象,通过齿轮设计专业软件KissSoft和三维软件进行建模,利用有限元仿真软件分析带有螺纹槽的齿轮齿面接触应力分布和变化规律。研究表明,螺纹槽的存在增大了齿轮啮合的齿面接触应力,随着螺纹槽螺距的减小,齿面接触应力呈上升趋势,过大的螺距将减弱齿轮的抗弯强度。

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。

高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究

为探索高负荷下滚珠丝杠副的失效机理,根据精密滚珠丝杠副在高负载工作条件下滚珠与滚道面接触变形的特点,建立了精密滚珠丝杠副的接触变形弹塑性线性强化分析模型。依据Hertz接触理论,提出了高负载情况下滚珠与滚道面接触弹塑性变形的计算方法,并据此分析了丝杠副滚道面接触处的弹塑性变形。通过对高负载条件下滚道面摩擦和金属材料塑性流动特点的分析,得出了高负载情况下滚珠丝杠副可能的失效形式和失效破坏机理。最后通过试验验证了理论计算和分析的合理性。为深入开展高承载条件下滚珠丝杠副的失效机理及设计理论研究提供了理论和试验基础。

滚珠丝杠副动态接触特性分析

基于Hertz接触理论,在考虑运行工况引起的接触角变化和离心力的基础上,通过受力分析,建立了滚珠丝杠副的力平衡方程并提出一种计算滚珠丝杠副运转过程中接触变形的方法。以某型号滚珠丝杠副为例,分析了轴向载荷、丝杠转速、接触角和螺旋角对滚珠丝杠副接触特性的影响。分析结果表明,转速增大时丝杠侧的接触变形减小,螺母侧的接触变形增大,两侧接触角的差值增大,当转速增大到一定程度时,螺母侧的接触变形会大于丝杠侧;载荷越小,运转过程中接触角的变化越大,对接触变形的影响也较大;接触变形随接触角和螺旋角的增大而减小。

加料机单、双头螺旋对颗粒群接触力的影响

为研究螺旋加料机不连续加料过程中颗粒群的运动特性及变化规律,研究了单、双头螺旋对颗粒群接触力的影响.以1. 5 mm直径小米颗粒为研究对象,基于Hertz-Mindlin颗粒无滑动接触模型,对颗粒之间接触力以及颗粒群与螺旋加料料管内壁接触力进行分析,建立了具有分料装置的螺旋加料模型;采用EDEM离散元软件,以间歇转动60°的方式对小米颗粒不连续加料过程进行数值仿真,得到了颗粒间接触力和颗粒群对螺旋加料料管内壁正向和切向压力的分布,比较了240 r·min^(-1)转速下单、双头螺旋输送中颗粒群接触力分布特点.结果表明:单头螺旋输送物料时,颗粒之间比较紧实,但颗粒在内壁接触处易翻滚;双头螺旋输送物料时,颗粒在内壁接触处不易翻滚,更易随轴作轴向运动,颗粒群的一致性更稳定.

最小有向距离算法在螺杆加工中的应用

从空间啮合原理出发 ,研究刀具与工件表面的接触规律 ,将最小有向距离算法应用于螺杆加工的数控编程中。在给定工件端截面参数方程的条件下 ,可采用该方法生成刀具运动轨迹 ,实现经济、高效的螺杆加工。该算法适用于各种截面廓型为一阶连续可微曲线的圆柱螺旋面螺杆加工 ,并可通过分段处理技术实现对截面廓型由多段曲线组合而成的螺杆进行自动编程加工。

双螺杆泵型线分析及仿真研究

以国内外常用的双头对称长幅摆线型线和单头摆线组合型线2种双螺杆泵型线为研究对象，用Pro／E进行建模，用Matlab编程软件计算接触线长度，用Admas软件进行了仿真研究，得出上述2种型线双螺杆泵摩擦力与两端压差的关系曲线。分析研究得出如下结论：（1）双头螺杆的接触线长度比单头螺杆要长，因此实际应用中排量大的选双头螺杆较好，而输送压力较高的场合选单头螺杆较好；（2）圆弧修正的双螺杆泵型线避免了点接触，可延长双螺杆泵的寿命；（3）双螺杆泵可适用于中、小流量（10～1000m^3／h）和低、中、高压差（0～10MPa）以及不同含气体积分数（0～100％）的流体输送。