高精度机械轴承转台摩擦的产生及其相关问题研究

众所周知,摩擦力矩是影响转台控制系统性能及精度的最主要因素。摩擦力矩呈现出高度的非线性,其大小主要与轴系的结构及其润滑情况、负载大小和角速度等因素有关。并且,摩擦力矩可能随着角位置、时间和温度的变化发生随机变化。转台的类别不同,摩擦力矩对相应控制系统所造成的影响也不同,这主要体现在:在角振动台控制系统中,速度转向时系统会产生波形畸变现象进而影响系统的振动波形失真度;而在伺服转台控制系统中,由于摩擦力矩在低速运行时表现出强烈的非线性特性,使系统在低速时产生跳动或爬行现象。     

高速脂润滑滚动轴承的摩擦力矩的计算

在高速脂润滑滚动轴承中,摩擦力矩的大小决定了轴承的功率消耗和发热量的大小,发热量的大小直接影响轴承的温升失效.通过对滚动轴承摩擦力矩的分析计算,为计算轴承的发热量和轴承温升提供了理论参考.     

精密机床直线伺服系统摩擦引起的混沌研究

分析精密机床直线伺服系统的摩擦力，掌握了从静止到加速直线伺服系统摩擦力变化的四个阶段.深入研究了摩擦力对直线伺服系统动态性能的影响，解释了摩擦力使直线伺服系统产生混沌的现象，阐述了该系统在摩擦力的作用下通向混沌的道路.通过建立动态摩擦力模型；采用四阶龙格 库塔法进行数值计算及轨线在相空间的历程等手段分析了摩擦力对混沌行为的影响，并给出了系统的相图、时间历程、功率谱等.使用数值仿真找到了系统处于周期运动、拟周期运动及混沌运动的初始条件.     

被动力伺服系统摩擦非线性控制

提出了一种用于补偿力伺服系统中摩擦力作用的基于非精确模型的非线性控制器。摩擦力是影响系统性能的一个重要因素,针对摩擦非线性对被动式电液力伺服系统跟踪性能的影响,提出一种用于力控制系统摩擦非线性补偿控制器。其基于Lyapunov稳定性定理,不需摩擦力矩的准确模型,只需参数上界值,是一种基于非精确摩擦模型的非线性控制器。仿真与实验结果表明:与一般的PID控制相比,该控制器能更好地消除摩擦非线性的影响。此算法对力控制系统的摩擦力抑制具有一定的借鉴作用。     

库仑摩擦对机械振动的影响

库仑摩擦力与运动的关系是非线性、非光滑的,从而使振动系统的动力学行为更加丰富。本文讨论库仑摩擦对单自由度系统自由振动及受迫振动的影响。将干摩擦阻尼系统与线性阻尼系统进行对比,借助MATLAB数值计算工具,分析两种系统在相空间中解的状态轨迹,得出干摩擦振动系统一些特有的动力学行为。     

滚动轴承摩擦力矩的弹性流体动压润滑计算

了滚动轴承摩擦力的弹性流体动压润滑计算,并通过实例计算证实其正确性。     

滚动轴承摩擦力矩的弹性流体动压润滑计算

探讨了滚动轴承摩擦力矩的弹性流体动压润滑计算 ,并通过实例计算证实其正确性。     

发动机汽缸套－活塞环摩擦力及摩擦功耗分析

提出了一种基于润滑状态分析计算发动机汽缸套－活塞环摩擦力及摩擦功耗的方法，并对现有结构的Ｓ１９５柴油发动机汽缸套－活塞环摩擦副的摩擦力和摩擦功耗进行了计算，为进行低摩擦功耗活塞环组的设计提供了依据．     

板球系统的非线性摩擦补偿控制

为提高位置控制精度,提出了基于非线性观测器的板球系统摩擦非线性补偿控制方法。在扩展的系统状态空间中构造了非线性状态观测器估计摩擦力。由输入输出精确反馈线性化和最优控制理论设计了考虑摩擦补偿的镇定位置控制器。根据变结构控制理论设计了可精确消除摩擦的跟踪位置控制器。仿真结果说明了上述摩擦非线性补偿控制方法的可行性。镇定控制实验表明非线性摩擦补偿控制明显减小了稳态位置偏差。跟踪控制实验表明摩擦补偿控制明显提高了轨迹跟踪控制精度。     

基于颗粒效应的活塞环-缸套润滑特性研究

活塞环-缸套摩擦副润滑油中掺杂固体颗粒会导致液固两相润滑的出现,为研究颗粒效应对润滑特性的影响,本文采用往复摩擦磨损试验机在有无颗粒作用下进行活塞环-缸套摩擦力的实验测试。再通过实验测定颗粒的几何形状特征及缸套的力学性能。最后分析颗粒对润滑特性的影响。结果表明:滑油中加入固体颗粒后摩擦力大幅度增加。     

轮式装载机滚翻保护结构动态响应

采用静态弹塑性非线性分析与实验室试验方法设计了一种大型轮式装载机滚翻保护结构(ROPS),建立了此ROPS的整车动态倾翻仿真模型。给定了倾翻的初始边界条件进行仿真。采用显式动态有限元法对9个整车倾翻典型工况中ROPS的动态响应进行了研究,获得了ROPS动态滚翻姿态、能量吸收、冲击力和塑性铰变形模式的若干规律。除坡面倾角45°、摩擦因子0.6的工况外,均未出现车辆围绕纵轴翻滚360°的情况,而是车体沿坡面下滑至水平面并与其碰撞。在坡面倾角不变的情况下,ROPS所受冲击力及其吸收的车体动能随摩擦因子增加而增大。在摩擦因子不变的情况下,ROPS所受冲击力及其吸收的车体动能随坡面倾角变化比较复杂。本文工作可为提出ROPS动态实验室试验方法与标准制定提供依据。     

非对称轧制力能参数与带钢张应力分布规律

为深入了解带钢轧制过程中非对称因素对轧制力能参数与带钢张应力分布的影响,应用ABAQUS非线性有限元软件对轧制过程进行二维建模及仿真分析,以轧辊驱动方式非对称、上下工作辊与带钢间接触摩擦润滑条件非对称以及存在异步轧制等3种非对称因素作为研究对象,计算并分析上述非对称因素及其程度对于轧后带钢内部张应力分布、轧制力以及轧制扭矩的影响规律,进而定量分析与比较3种非对称轧制因素对于轧制过程中的力能参数和厚向张应力分布规律的影响程度. 仿真计算表明：3种非对称轧制状态都会导致轧后带钢厚向张应力分布的不对称;3种非对称轧制状态都会明显改变轧制过程力能参数大小;与相应对称轧制状态相比,有些非对称因素可以不同程度地降低轧制力和轧制扭矩. 轧制过程中的非对称因素从不同的角度来分析,是利弊共存的.     

滑动轴承非线性油膜力研究

为了掌握轴承的动力学特性，实现转子轴承系统的非线性动力学设计，提出了附着极限压力边界条件，将Reynolds方程的求解问题转化为可分离变量的二阶非线性方程，得出了轴承油膜力与载荷相平衡的油膜压力，解释了油膜力的作用机理，为转子轴承系统的非线性动力学设计打下了基础。     

滑动轴承非线性油膜力研究

为了掌握轴承的动力学特性,实现转子轴承系统的非线性动力学设计,提出了附着极限压力边界条件,将 Reynolds 方程的求解问题转化为可分离变量的二阶非线性方程,得出了轴承油膜力与载荷相平衡的油膜压力,解释了油膜力的作用机理,为转子轴承系统的非线性动力学设计打下了基础.     

动摩擦特性对轮胎侧偏、纵滑复合特性的影响

将轮胎橡胶的动摩擦特性应用于侧偏、纵滑复合工况下的统一刷子轮胎模型中,分析了动摩擦特性参数对复合轮胎模型的影响,建立了附着区、滑移区剪切应力方向角,推导了考虑动摩擦特性的复合特性力学表达式,建立了可实现不同速度、不同路面及任意侧向、纵向摩擦特性下仿真的理论模型。     

转子─轴承系统非线性失稳因素分析

对引起转子-轴承系统失稳的主要因素：非线性油膜力、转轴材料的内摩擦、动压密封力、蒸汽激振力进行了分析非线性油膜力对转子-轴承系统的稳定性影响最大,应重点分析和研究在非线性油膜力作用下转子-轴承系统的稳定性、响应及动力学行为．动态密封力、材料内阻尼、蒸汽激振力对转子-轴承系统的稳定性均有影响．因此在进行转子-轴承系统的稳定性研究及动力学设计时均应考虑这些非线性因素．     

系统参数对浮环轴承转速比的动态影响

转速比即环速比和轴颈涡动比是涡轮增压器浮环轴承系统的功耗和稳定性研究的重要指标.基于经典短轴承理论,考虑浮环和轴颈的回转变位角速度,推导出内外层非线性动载油膜力的解析模型.考虑轴系的偏心质量引起的离心力,建立了涡轮增压器浮环轴承系统非线性动力学模型.仿真得到环速比和轴颈涡动比随转速的变化曲线,并分析研究了不同转速下偏心质量、润滑油粘度、浮环结构参数等对环速比和涡动比的动态影响机制,及转速比对系统参数敏感程度的变化规律.为浮环轴承的设计研发和涡轮增压器浮环轴承系统的性能评价提供了重要参考.     

基于余弦速度场的厚板轧制力能参数建模

为建立一个预测精度可靠的轧制力模型,根据轧件变形时金属流动的特点提出了一个余弦速度场,并基于该速度场进行了相应的能量解析。该速度场能够严格满足体积不变条件、出入口速度边界条件以及几何方程,较好地满足了运动许可条件。建模过程中,基于分矢量内积加和法导出了轧制内部变形功率,解决了非线性Mises比塑性功率带来的积分问题。同时,基于该速度场也导出了摩擦功率、剪切功率的数学表达式。在此基础之上,依据刚塑性变分原理获得了轧制力能参数的解析模型。利用国内某厂现场轧制数据对建立的轧制力模型进行了验证。结果显示,各道次轧制力预测值与实测值的误差均在7.55%以内,具有较高的精度。将所建模型与经典的Sims模型和Tselikov模型进行了对比,也显示了较好的优越性。此外,为了研究厚板轧制过程中的参数变化规律,本文也先后分析了压下率、形状因子、摩擦因子、径厚比、轧辊半径对应力状态系数和中性点位置的影响。     

基于显式动力学及细化谱的滚动轴承故障诊断方法

为了探究滚动轴承早期故障动态演化规律, 建立了滚动轴承典型故障三维有限元动力学模型.该模型以显式算法为基础, 采用单点积分方式, 在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下, 对滚动轴承内、外圈等典型故障进行了动力学分析.提取基于有限元动力学仿真的故障轴承加速度信号, 采用希尔伯特包络解调并结合细化谱分析方法, 提取故障轴承信号特征.分析结果表明:故障轴承条件下, 轴承不同位置节点的振动响应均能体现故障特征;加速度响应信号在经过细化谱分析后能找到相应故障的特征频率, 实现轴承典型故障的有效识别, 为进一步探究轴承故障传递路径特性提供了可行的方法.     

内圈局部损伤滚动轴承系统动态特性建模及仿真

以运动学和动力学等相关知识为理论基础，分析了滚动轴承系统的承载特殊性，综合考虑轴承运行状态下载荷分布、系统刚度、故障冲击脉冲序列组成、损伤部位的位置变化及环境噪声等参数对其振动特性的影响，建立了内圈局部损伤状态滚动轴承系统的振动模型，进一步研究了系统特性关键影响参数，并在Simulink环境下对模型进行动态仿真，基于时频域（振动水平与功率谱2个指标）对仿真和试验数据进行分析处理.模型仿真与试验信号的处理结果基本保持一致，表明该模型可较好地描述内圈局部损伤滚动轴承的动态运行状况.