空间伺服机构装配过程中轴承预紧力的控制

通过改变预紧力将产品化轴承适应性地应用于不同类型载荷伺服机构,对降低产品研发成本、提高产品继承性有着极大助益。本文根据启动摩擦力矩和预紧力的关系,识别出轴端压紧力和过盈摩擦力是轴承装配过程预紧力控制的两项主要影响因素,并给出了具体数学关系。将轴承过盈配合简化为组合厚壁圆筒模型,得到了过盈摩擦力计算方程。进一步地,依据虎克定律和杨氏模量定义,推导了轴承压装过程中轴端压紧力与轴承预紧力的数学关系,并在上述基础上,提出了空间伺服机构装配过程轴承预紧力控制方法。最后,依托某工程型号伺服机构,进行了预紧力控制和轴承寿命实验研究。预紧力控制实验结果显示,所述方法能够有效实现轴承预紧力的控制,间隙配合、过盈配合理论与实验误差分别为2.6%,20.3%;轴承寿命实验结果显示,采用所述方法装配后的轴承寿命末期回转倾角误差为3.04″,摩擦力矩为25.8mN·m,满足该工程型号空间伺服机构的使用需求。     

基于智能控制的差速器轴承预紧测量

通过对汽车变速器装配中差速器轴承装配环节的分析,提出了一种基于模糊和比例-积分-微分联合控制的在线预紧差速器轴承和测量启动摩擦力矩的智能控制方法,并成功地研制出了差速器轴承预紧测量的自动化设备。系统在对差速器轴承进行自动装配的同时,具有在线自动测量预紧力矩和启动摩擦力矩功能,使差速器轴承得到合适的预紧。经实际生产验证,该系统成功地解决了一类在线预紧差速器轴承和测量启动摩擦力矩问题,系统具有很高的预测准确率,提高了生产效率和产品质量。     

精密角接触球轴承综合参数测量仪

结合惯性导航测试设备精密轴系的技术要求,研发了滚动轴承综合参数测试仪。该测试仪能检测轴承回转过程中的摩擦力矩、轴承刚度及几何精度,并能以图表或曲线的形式给出摩擦力矩与轴系预紧载荷、预紧载荷与轴承轴向位移等的关系。该系统集成了压力、位移、力矩等类型的传感器,在虚拟仪器平台上设计硬件控制、测量系统和软件,具有可扩展性好,成本低等特点。该系统将装配中难以控制的最佳预紧力转换为对轴承隔套高度差的控制问题,较好地解决了轴系装配过程中的最佳预紧问题并保证了轴系具有平稳的摩擦力矩。测量轴系的摩擦力矩特性显示,在8r/min转速下,运行平稳后的转动摩擦力矩为(0.62±0.16)Nm。该实验数据为控制转台的低速率运动和建立准确的补偿干扰力矩模型提供了理论依据。     

航天器驱动机构轴系摩擦力矩建模与分析研究

基于接触力学、摩擦学及角接触轴承拟静力学理论,建立了固体润滑角接触轴承摩擦力矩理论计算模型,并在航天器驱动机构的边界条件下,研究了航天器驱动机构轴系摩擦力矩与预紧力之间的关系,从理论上分析了轴系预紧力对轴系摩擦力矩的影响并进行了试验验证。研究表明,固体润滑角接触轴承摩擦力矩随着轴向载荷的增大而增大,当轴系拧紧力矩达到临界值后,摩擦力矩随着拧紧力矩的增大而增大;且理论分析值和试验值的趋势一致,数值接近;说明基于拟静力学建立的摩擦力矩计算模型能较好地实现低速下的固体润滑轴承和轴系摩擦力矩预测。     

空间用导电滑环真空高低温摩擦力矩特性分析

为研究空间用导电滑环在热真空试验过程中的摩擦力矩特性,根据滑动电摩擦理论和摩擦学理论,从同真空和温度两方面对导电滑环的环-刷摩擦副和轴承摩擦副的摩擦力矩特性进行分析。分析结果表明:真空环境主要影响环-刷摩擦副的摩擦界面特性,造成摩擦副摩擦因数增大,从而导致摩擦力矩增大;高低温环境主要影响轴承的预紧力,在高温环境下影响较小,在低温环境下导致预紧力增大,摩擦力矩显著增大。通过搭建摩擦力矩测试系统,对理论分析结果进行了验证。试验结果表明:真空和高低温环境下滑环摩擦力矩分别约为常温常压下摩擦力矩的1.2和1.4倍;滑环摩擦力矩受轴承摩擦力矩影响较大,环-刷摩擦副对摩擦力矩影响较小。     

高速微型球轴承摩擦力矩分析与试验研究

基于热弹流润滑理论建立高速微型球轴承摩擦力矩理论分析模型,并借助于高速精密微型轴承试验机,在轴承内圈旋转工况下,进行试验验证。分析与试验结果表明,轴向预紧力一定时,摩擦力矩随转速的增加而增大。建立的理论模型适用于高速微型球轴承的分析,也可用于分析轴承载荷、环境温度、结构参数、润滑油特性以及轴承工况等对高速微型球轴承摩擦力矩的影响。     

控制螺栓预紧力矩的液压装置

工程上普遍采用螺栓来紧固结构。为了增强联接的刚性、紧密性及防松能力,必须对每个紧固螺栓进行拧紧,给予一定的预紧力。预紧力的大小是通过拧紧力矩来控制的,一般工程上采用控制拧紧力矩的方法很多,例如:使用测力矩扳手或定力矩扳手,装配时测量螺栓的伸长量,规定开始拧紧后的扳动角度和圈数等。理论上计算拧紧力矩 T 的公式为 T=T_1+T_2,式中:T_1为螺旋副间的摩擦力矩,T_2为螺母与支承面间的摩擦力矩。由于摩擦力不稳定等种种因素,加在扳手上的力难于准确控制。有时会把螺栓拧得过紧,给以后工作留下隐患;有时会把螺栓拧得太松,而未达到原先要求的预紧。出现上述情况,我们要力求避免。现介绍一种能合理地控制预紧力的液压式预紧螺栓联接方法。     

精密滚珠丝杠副摩擦力矩波动的分析与测试

根据Hertz接触理论关于点接触模型的描述,对滚珠丝杠的摩擦力矩进行了分析推导,研究了滚珠进出滚道的摩擦力作用方式对丝杠摩擦力矩的影响,分析结果表明:滚珠进出滚道时摩擦力的改变是摩擦力矩波动的主要原因,滚珠丝杠预紧力对滚珠接触力的影响是摩擦力矩波动的决定性因素。试验测试表明:丝杠摩擦力矩与丝杠转速成正比,摩擦力矩波动的频率与滚珠进出滚道的频率一致,说明了所提出分析方法及理论的正确性。     

微型轴承动态摩擦力矩试验机的研制

针对微型轴承动态摩擦力矩极小、影响因素多、难以准确和长时期测量的问题,根据平衡力矩法的测试原理,利用高速电主轴驱动技术和采用精密天平测试技术,研制一种微型轴承动态摩擦力矩试验机。该试验机具有对轴承施加轴向预载荷、径向载荷、实时调整转速等功能,可以真实模拟微型轴承的具体工况,进而可以测得不同工况条件下运转过程中轴承内部的动态摩擦力矩。经实际试验和使用证明,该试验机简单有效、测量精度高,可以长时间进行测量,适合用于模拟分析不同工况条件下以及整个寿命周期内轴承内部的动态摩擦力矩。     

月基望远镜反射镜转台的热-结构耦合分析及验证

为了提高月基望远镜反射镜转台的工作性能,对反射镜转台进行了热-结构耦合分析以及试验验证和在轨验证。根据输入条件、热载荷、热边界等建立有限元模型对反射镜转台结构及主要发热部件进行了温度场计算。将温度载荷,预紧力载荷,边界条件输入结构有限元模型进行了热-结构耦合分析,得到了半封闭U型结构、高精密运动轴系、蜗轮蜗杆热变形和热应力。推导了轴系摩擦力矩的计算公式,将分析计算中的数据代入公式中获得了轴系的摩擦力矩,并根据摩擦力矩选取了合适力矩的电机。计算结果显示,左轴系在低温工况-25℃下摩擦力矩较大,达14.163N·mm;高温工况下摩擦力矩较小,55℃时为4.796N·mm。垂直轴轴系在低温工况-25℃时摩擦力矩为16.45N·mm;高温工况下由于轴系卸载,摩擦力矩为零。结果表明反射镜转台可以在-25℃~+55℃下正常工作。文中还通过试验验证和在轨验证证明了反射镜转台热-结构耦合分析的有效性和合理性。     

考虑热弹流润滑作用的滚珠丝杠副摩擦力矩建模与分析

针对以往研究中滚珠丝杠副摩擦力矩计算方法中未考虑润滑作用对其影响,或未考虑接触弹性滞后效应以及滑移摩擦效应对其影响的情况。首先基于单个滚珠接触效应建立其热弹流润滑方程;然后在考虑润滑效应的基础上建立其黏性摩擦力、弹性滞后摩擦力及滑移摩擦力方程;最后提出一种基于全滚珠载荷分布与热弹流润滑耦合的滚珠丝杠副摩擦力矩计算模型,建立了预紧力、转速与摩擦力矩之间的耦合关系。试验结果表明,当预紧力从1 kN变化到6 kN,在滚珠丝杠低转速(100 r/min)时,摩擦因数变化范围为0.005 6～0.006 5。随转速的提髙摩擦因数升高且变化量逐渐增大,说明国际标准DIN ISO3408-3:2006中将滚珠丝杠副空载摩擦力矩测量速度定为100 r/min具有合理性,验证了所提出的摩擦力矩计算方法的准确性。     

差速器轴承摩擦力矩计算模型的构建与验证

通过对微型汽车差速器轴承摩擦力矩的主要影响因素进行分析,利用能量理论对差速器轴承的滚动体球基面与内圈挡边之间的滚动摩擦系数进行了推导,建立了微型汽车差速器轴承摩擦力矩的理论分析模型.针对某型号微型汽车的具体结构,利用该模型计算了处于不同预紧状态下的差速器轴承摩擦力矩,并将模型计算值与实验测试结果进行了对比.结果表明:理论计算值和实验测试结果之间具有较好一致性,从而验证了该理论模型的准确性,这就为精确预测预紧状态下微型汽车差速器轴承的摩擦力矩大小提供了理论依据.     

转盘轴承装配机测试系统的设计

转盘轴承的摩擦力矩是影响其性能的重要指标。精确测量摩擦力矩的大小,并对测试数据进行分析,可以定量地确认轴承的装配质量,从而提高轴承产品在整机设备中的装机成功率。因此,设计了专用测试系统,以提高摩擦力矩的测量精度和测量效率。     

滚针轴承摩擦力矩测量仪

针对滚针轴承摩擦力矩测量问题,开发了滚针轴承摩擦力矩测量仪,该仪器能够向滚针轴承施加径向载荷,并进行摩擦力矩的多点测量,便于用户综合分析摩擦力矩的变化情况。     

保持架兜孔形状对高速球轴承动态摩擦力矩的影响

保持架兜孔几何形状是引起球轴承不稳定的重要因素之一,通过理论分析和试验,验证了保持架兜孔几何形状对高速精密球轴承动态摩擦力矩的影响。结果表明:在相同工况下,方兜孔保持架球轴承的动态摩擦力矩优于圆兜孔保持架球轴承的动态摩擦力矩。     

化学机械抛光设备负载特性与主体结构变形

化学机械抛光(Chemical mechanical polishing,CMP)材料去除及负载特性主要受界面摩擦影响。对旋转型CMP系统进行了运动学和动力学分析,由此建立了CMP设备抛光界面摩擦负载(包括摩擦力矩和摩擦径向力)表达式。系统研究了CMP设备抛光头抛光盘主体结构负载特性随运动参数的变化规律,发现抛光头/盘转速比对负载影响最为明显:随转速比的增加,抛光头所受摩擦力矩增加,抛光盘所受摩擦力矩减小;且对抛光头而言存在值为1的临界转速比,当转速比小于1时,摩擦力矩对抛光头为驱动力矩;实际工况下转速比接近1时,抛光头所受摩擦力矩几乎为零,因相对运动而产生的摩擦负载主要由抛光盘承载。在此基础上,采用商用有限元分析软件建立了抛光盘及转子有限元模型,分析了抛光盘在螺钉预紧力、偏心轴向力和摩擦力矩复合载荷作用下的变形特性,为CMP装备设计提供了依据。     

球轴承摩擦力矩测量仪的设计与应用

为测量在不同载荷、转速等条件下球轴承的摩擦力矩特性,设计制造了球轴承摩擦力矩测量仪。介绍了测量仪的测量原理与技术方案。该测量仪模拟了轴承的载荷、转速、偏转力矩等工况,测量了轴承的摩擦力矩。对测量数据分析表明,该摩擦力矩测量仪能满足预定的设计要求,具有良好的稳定性,测量数据准确可靠,可为各种轴承摩擦力矩的测量提供准确的数据支持。     

三偏心蝶阀摩擦力矩分析

通过对三偏心蝶阀蝶板的静力分析,推导出三偏心蝶阀的摩擦力矩,并且分析了径向偏心距、轴向偏心距以及偏心角对摩擦力矩的影响.     

角接触球轴承低温摩擦特性与实验研究

为了分析角接触球轴承低温摩擦特性。首先,用有限元软件分析了轴承低温结构变化,仿真分析了轴承低温结构变形、游隙变化和接触角变化。温度降低会使轴承游隙变大,接触角变大,分析了温度对润滑脂黏度的变化。然后,引用现有轴承摩擦力矩计算模型,计算了轴承的摩擦力矩随转速、预紧力、内圈曲率半径系数和温度的变化;分析了低温下轴承各种摩擦力矩的变化趋势。在低温下轴承的流体动压摩擦力矩占轴承总摩擦力矩的80%,润滑脂的黏度系数对轴承的低温摩擦特性影响最大,低温条件下轴承由于弹性滞后引起的摩擦力矩减小。最后,用实验的方法测试了轴承低温摩擦力矩,与仿真结果进行对比,误差在12%以内,证明了计算的准确性,为低温下轴承的使用提供了理论基础。     

摆线钢球行星传动摩擦力矩计算与实验研究

在摆线钢球行星传动运动学基础上,确定减速啮合副与等速啮合副的啮合点接触状态,分别建立减速啮合副与等速啮合副摩擦力矩数学模型,并对摩擦力矩进行对比分析,然后研究不同参数对减速啮合副摩擦力矩产生的影响,最后实验测试样机在不同轴向力条件下摩擦力矩的变化规律。研究结果表明,减速啮合副啮合点存在宏观滑动情况,等速啮合副啮合点不存在滑动情况;减速啮合副摩擦力矩远大于等速啮合副摩擦力矩,机构摩擦力矩可由减速啮合副摩擦力矩代替;轴向预紧力和滚圆半径对摩擦力矩影响较大,载荷对机构的摩擦力矩影响较小;实验测试与理论计算结果具有较好一致性,能够证明理论计算模型的正确性。