论文部分内容阅读
滚珠丝杠副作为一种可将直线运动与回转运动相互转化的功能部件,越来越多地被应用到数控机床、航空航天等关键领域。滚珠丝杠副预紧力的存在,能够消除轴向间隙,增大轴向接触刚度,提高丝杠定位精度。但预紧力过大会使空载摩擦力矩增大,滚动磨损加剧,导致丝杠寿命降低;预紧力过小则不能完全消除轴向间隙,达到提高刚度的目的。因此,保持适度的预紧力是滚珠丝杠副得以高精度运行的基本前提。丝杠长时间运行会导致滚道的磨损和预紧力的退化,研究滚珠丝杠副预紧力退化规律,并通过合适的方法监测预紧力的退化,对于工程应用具有十分重要的意义。 首先,通过文献调研分析滚珠丝杠副预紧力退化与摩擦力矩、振动信号、动刚度、温升、行程偏差等信号之间的关系,为试验分析打下基础。同时,对滚珠丝杠直线进给系统进行动力学和运动学建模,分析丝杠系统的轴向动刚度和滚珠通过率与预紧力之间的关系,并仿真丝杠系统轴向动刚度随预紧力退化的变化情况,为后续试验结果分析作参考。 然后,搭建滚珠丝杠副预紧力退化试验台,编写滚珠丝杠预紧力退化试验信号采集系统,保证试验所需的信号都能够顺利采集并保存。通常情况下,丝杠磨损是一个相当长的过程,为了提高试验效率,制定滚珠丝杠副预紧力加速退化试验方案。通过调节气缸气压施加相应水平的加载力,实现对丝杠的加速磨损。进行滚珠丝杠副预紧力加速退化试验,采集滚珠丝杠副预紧力退化过程中摩擦力矩、振动信号、动刚度、温升以及行程偏差等信号。 最后,对滚珠丝杠副预紧力加速退化试验中得到的数据进行综合分析,并运用ZOOMFFT频谱细化分析方法和Vold-Kalman滤波阶次分析技术对振动信号进行分析,得到振动信号随预紧力退化的变化规律。最终,通过对比分析理论和试验结果,得到滚珠丝杠副预紧力退化过程中摩擦力矩、振动信号峰峰值、共振频率、滚珠通过阶次、稳态温升以及行程偏差等信号随预紧力退化的变化规律,对于预紧力的退化提供可能的监测方法。