面向典型工况的四点接触球轴承接触状态分析

四点接触球轴承在实际服役环境下易出现三点、四点接触现象,复杂时变的接触特征导致其建模分析及试验研究的难度较大。首先,建立四点接触球轴承力学模型,对其接触受力及运动状态进行分析;然后,利用刚体动力学分析轴承各零件之间的瞬态几何关系;最后,利用赫兹接触和润滑理论建立力学模型,通过GSTIFF I3求解器获取轴承组件在各个时刻相互之间作用所产生的状态信息,从而得到四点接触球轴承的多点接触特征。基于上述模型开展了转速、径向载荷等工况参数对四点接触球轴承动态接触的影响分析,结果表明:当转速较高时,轴承在离心力的作用下容易出现三点接触现象,副接触对的接触力随着转速的提高而逐渐增加;当径向载荷与轴向载荷比值增加到一定程度时,轴承易出现四点接触现象。

基于状态监测的机械设备可靠性评估模型

改进了以比例风险模型(PHM)为基础的CBM可靠性评估模型,利用灰色模型估计其中的风险度函数的参数,使之适应于失效数据较少的小样本数据情况。以某厂实际运行的精密机床主轴轴振作为状态量,建立数据库采集轴振信号,记录历史事件。采用CBM方法分析数据,计算了机床的可靠度、风险度。计算结果表明方法能够评估设备的运行状态,并能优化设备维修策略。

基于主轴振动监测的精密机床可靠性评估

数控机床的可靠性评估对于评价加工精度和加工效率有着重要意义。以比例风险模型(PHM)为基础的基于状态维修(CBM)方法是预防性维修方法的一种,它强调运行时间和实时状态对设备寿命的影响,基于历史数据和实时运行状态评估设备的可靠性。对计算模型加以改进,利用灰色模型估计其中的风险度函数的参数,使之适用于数控机床失效数据较少的情况。以某厂实际运行的精密机床主轴轴振作为状态量,建立数据库,采集轴振信号,记录历史事件,采用CBM方法分析数据,计算机床的可靠度、风险度。计算结果表明:该方法能够评估设备的运行状态,并能优化设备维修策略。

基于球-滚道非完全接触状态下的球轴承载荷分布计算及刚度特性研究

针对非完全接触状态下的球轴承建模及特性分析,提出新的初始位置假设,并结合球-滚道接触状态判定准则建立了不同载荷(轴向、径向及联合载荷)条件下高速球轴承的通用分析模型。在此基础上,运用球轴承刚度矩阵解析计算方法,构建嵌套式Newton-Raphson迭代算法,实现上述模型求解,并针对不同工况条件下的球轴承的内部载荷分布及刚度特性展开分析。计算结果表明,所得结果相比于Jones-Harris模型更具合理性和适用性,且轴承内部载荷分布及刚度特性受轴承外部载荷条件及内部接触状态共同作用,轴承内部接触区滚珠个数随轴承间隙、外部载荷及转速大小变化而改变,进而引起轴承刚度突变。此外,适当增加轴向载荷可有效改善轴承内部载荷分布及增加接触区滚珠个数。

变载荷下摩擦磨损在线监测与磨损机理分析

选用阶梯加载、短时高载及有阻尼简谐激励动载(DHE)等加载方式,研究加载方式对球-盘配副的摩擦磨损的影响.采用测力传感器、在线可视铁谱传感器(OLVF)分别实现摩擦磨损实时监测,并分析盘试样磨损特征.与静载荷相比的结果显示:a.阶梯载荷可以减小磨合期的局部高磨损峰值;b.短时高载时,摩擦系数摩擦系数μ及百分覆盖面积比IIPCA结果显示球-盘配副有一定的承载能力,但加载时间超过60s后,磨损显著增加;c.在DHE载荷下,容易造成μ陡升.磨痕形貌分析表明:过载条件下,恒载和阶梯载荷造成的磨损以表面材料塑性流动为主,DHE载荷易造成表面疲劳;因此,球-盘配副能够承受一定的短时高载荷,阶梯载荷有利于改善配副的摩擦学性能,而DHE载荷对配副的损伤最大.