高速精密滚珠丝杠副综合性能测试系统开发

通过研究精密滚珠丝杠副在高速运动状态下的定位精度、反向间隙、噪声、振动、温升、热变形及摩擦力矩等性能指标的动态检测方法以及综合性能检测关键技术,开发了一套高速精密滚珠丝杠副综合性能检测系统,实现了滚珠丝杠副动态综合性能指标的检测。     

高速空心滚珠丝杠副动态性能试验平台的研发

为了研究空心滚珠丝杠副在高速运行状态下的性能状况,研发了一种用于测试高速空心滚珠丝杠副动态性能参数的试验平台。给出了高速滚珠丝杠副动态性能参数测试的实现过程,介绍了试验台机械系统和控制系统的设计方案。该实验平台由机械系统和测试系统两部分组成,选用空心滚珠丝杠副作为被测元件,利用LMS数据采集卡进行数据采集,可完成负载状态下滚珠丝杠副动态性能的在线实时检测。利用该试验平台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度等动态性能参数进行测试,为空心滚珠丝杠产品性能的改进提供可靠的实验数据参考。     

加工中心双驱滚珠丝杠副动态性能试验平台设计

为了研究加工中心双驱滚珠丝杠副在高速运行状态下的性能状态,根据双驱滚珠丝杠进给系统的主要检测指标要求,计算确定了机械系统的方案,建立了Pro/E三维机械模型,进而设计了一种用于检测双驱滚珠丝杠副的动态性能试验平台。该试验平台上安装传感器,可以对双驱滚珠丝杠副的同步性、加速度、速度、热位移等动态性能参数进行测试,为进一步研究双驱滚珠丝杠性能提供可靠的实验数据。     

高速空心滚珠丝杠副动态性能试验平台的研发

为了研究空心滚珠丝杠副在高速运行状态下的性能状况,研发了一种用于测试高速空心滚珠丝杠副动态性能参数的试验平台,给出了高速滚珠丝杠副动态性能参数测试的实现过程,介绍了试验台机械系统和控制系统的设计方案。利用该试验平台可以对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、定位精度等动态性能参数进行测试,为空心滚珠丝杠产品性能的改进提供可靠的实验数据参考。     

端块式滚珠丝杠副振动特性分析

为了分析高速下滚珠丝杠副的振动特性,以端块式滚珠丝杠副为研究对象,考虑螺母移动下的动态特性,建立了滚珠丝杠副的振动模型。首先基于可考虑螺母滚道与丝杠滚道接触界面润滑作用的刚度和阻尼矩阵,建立了柔性滚珠丝杠副的混合模型;其次在滚珠丝杠振动与噪声测试实验台上对振动数据进行了采集与分析;最后利用振动模型并结合实验,分析了不同转速和螺母位置的改变对其振动的影响。分析结果表明,螺母在整个振动系统中扮演着移动支撑的角色,螺母的移动对滚珠丝杠副的振动特性有显著影响。     

滚珠丝杠副表面质量对噪声性能影响的试验研究

针对滚珠丝杠副噪声测量试验给出了测量系统的组成和原理,在此基础上针对不同表面粗糙度和不同转速下的KD4032端塞式滚珠丝杠副进行了噪声测量试验。试验结果分析表明,滚道表面波纹度的激励频率计算值与噪声测量所得的主频基本一致且波纹度为噪声的主要来源,可以通过提高表面加工质量达到降低噪声、改善国产滚珠丝杠副高速性能的目的。     

高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪

为满足高档数控机床对滚珠丝杠副的高速、高精度、高刚度、高寿命、高可靠性等的要求,山东济宁博特公司研制开发了精密滚珠丝杠副综合性能试验台、高速精密滚珠丝杠副速度噪声试验台、精密滚珠丝杠副刚度试验台、精密滚珠丝杠副载荷试验台、精密滚珠丝杠副摩擦力矩测试仪等。利用这些试验装置可对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、噪声、定位精度及重复定位精度、静刚度、静载荷及动载荷、摩擦力矩等性能参数进行测试,为产品改进及用户提供准确可靠的检测数据。文章主要介绍测试仪器的部分性能。     

高速精密滚珠丝杠副性能试验简介

为满足高档数控机床对滚珠丝杠副的高速、高精度、高刚度、高寿命、高可靠性等的要求，研制开发了精密滚珠丝杠副综合性能试验台、高速精密滚珠丝杠副速度噪声试验台、精密滚珠丝杠副刚度试验台、精密滚珠丝杠副载荷试验台、精密滚珠丝杠副摩擦力矩测试仪等。利用该试验装置可对滚珠丝杠副的加速度、速度、温升、热位移、噪声、定位精度及重复定位精度、静刚度、静载荷及动载荷、摩擦力矩等性能参数进行测试，为产品改进及用户提供准确可靠的检测数据。     

基于LabVIEW的高速滚珠丝杠副综合测试系统研发

为满足高档数控机床对滚珠丝杠副的高速、高精度、高寿命、高可靠性等要求,采用各种专业传感器及美国NI多功能M系列数据采集卡PCI6250作为测试系统的数据采集前端,以LabVIEW为系统开发平台,设计实现了基于LabVIEW的高速滚珠丝杠副综合性能测试系统.该测试系统集数据采集、显示、存储和生成报告等功能为一体,可实现滚珠丝杠副加速度、速度、温升、热位移、噪声、定位精度及重复定位精度、静刚度及动刚度、摩擦力矩等性能参数的在线实时测量.基于LabVIEW的滚珠丝杠副综合测试系统的成功开发为高速滚珠丝杠副产品性能的提高提供了有参考价值的检测手段.     

精密滚珠丝杠副轴向振动激励因素的试验研究

由于精密滚珠丝杠副的轴向振动是影响定位精度和噪声的重要因素,对多根型号为4020×1200的滚珠丝杠进行了在不同速度下的轴向振动试验.试验结果表明,滚珠丝杠副的轴向振动由一个随转速而变化的周期性激励因素引起,为确定此激励源,分析了不同激励因素.分析结果表明,滚珠进入返向器时的冲击是滚珠丝杠副轴向振动的主要激励因素.     

基于EEMD_BP网络的滚珠丝杠副故障模式识别

针对在机械故障诊断领域,对信号的时频域处理分析提取特征值往往不能准确判断机械故障状态的问题。在对数控机床滚珠丝杠副振动信号研究中,提出了利用集合经验模态(EEMD)方法分析受到噪声干扰的3种不同状态的滚珠丝杠副振动信号。利用BP神经网络理论,以振动信号的时频域特征值及EEMD分解得到内禀模态函数(IFM)特征值作为输入,建立BP神经网络模型,并通过实验验证诊断网络模型的可靠性。     

基于直线电机的高速滚珠丝杠副寿命试验机设计

针对高速滚珠丝杠副性能指标的测量需求,设计了一套基于直线电机的高速滚珠丝杠副寿命测试试验系统,系统以直线电机为加载机构、旋转伺服电机为丝杠驱动机构、多轴运动控制卡为运动控制器。据此系统设计的滚珠丝杠副高速加载跑合寿命试验机在连续稳定变负载的情况下,可以对滚珠丝杠在高速、高加速度、大负荷等条件下进行长时间运行测试,满足寿命试验机对滚珠丝杠副寿命试验和相关参数的测试要求。试验结果证明了系统的可行性。     

基于有限元法的中空冷却滚珠丝杠温升及热变形研究

针对高速机床工作过程中滚珠丝杠进给系统的发热及热变形问题,基于传热学理论,建立了中空冷却滚珠丝杠传动过程中温度场和热变形的数学模型,并通过有限元仿真模拟和丝杠冷却模拟运行试验对该模型进行验证.结果表明,随着丝杠转速的提高和运行时间的增加,丝杠温升和热变形先是逐渐增大,然后趋于一个稳定值.     

滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数辨识

针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设计实验以测量丝杠上测量点的径向振动位移,结合丝杠径向振动方程所计算的理论值建立优化目标函数,基于人工鱼群算法优化识别出滚动结合部的径向刚度及径向阻尼参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,采用该方法对其导轨副、两端轴承组及滚珠丝杠副滚动结合部的径向刚度与径向阻尼参数进行识别。实验结果表明：以该方法辨识的结合部的参数所计算的丝杠上测量点的径向振动位移与实验测试值之间的误差在3.0%以内,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于系统谐振控制的升降机构运行故障分析

首先介绍了升降机构的组成以及工作原理,针对该机构在使用过程中丝杠局部磨损与运行噪音过大现象,基于结构谐振控制理论,研究了丝杠的固有振型以及传动控制系统的某些结构参数对系统运行性能的影响,由于在机构行程中部区域传动系统刚性较差,系统的带宽接近或超出控制系统的稳定区域.以至于螺旋副不能正常啮合,进而造成螺旋副中耐磨性相对较...     

螺旋升角对滚珠丝杠副弹性变形及传递效率的影响

针对高速数控机床采用的大导程滚珠丝杠副对进给系统性能影响问题,考虑螺旋升角、滚珠与滚道接触面的滑动和滚动摩擦,研究了滚珠丝杠副的轴向弹性变形,利用有限元方法进行了仿真分析;建立了丝杠由转动到直线进给运动的传递效率数学模型,并利用实验进行了验证。结果表明,随着螺旋升角的增大,丝杠副的传递效率提高,轴向弹性变形减小,轴向力减小,提高了轴向定位精度。     

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。     

Finite element analysis for friction noise of simplified hip joint and its experimental validation

In a hip joint system, squeak noise often occurs due to friction between the ball and hemispherical cup. To analyze the dynamic instability induced by friction in the hip joint system, the dynamic ball joint model was constructed by using the finite element method. The results from stability analysis revealed that the mode-coupling type instability occurred for one bending mode and its adjacent composite mode with the axial and transverse displacements with the increase of friction coefficient. The vitro squeak test and vibration modal tests confirmed that squeak arose near the frequency of the mode pair.     

Experimental study of tribological properties of lithium-based grease with Cu nanoparticle additive

The tribological properties of lithium-based grease with nanometer Cu additive are studied in this paper. The feasibility of Cu nanoparticle as grease additive is evaluated by four ball friction tester. Both the bearing temperature rise and the vibration acceleration at different lubrication states are investigated using the bearing test machine. Results show that when the adding amount of nanometer Cu is 0.25% in grease, the friction coefficient and the wear scar diameter of the steel ball are the smallest. Moreover, the vibration acceleration and temperature rise of bearing in 1171-0.25 lithium-based grease are decreased and the bearing speed limit is improved because of the self-repair role of Cu nanoparticles on bearing rolling surfaces.