基于等效加速失效时间模型的滚珠丝杠副可靠性试验及分析
发布时间：2021-04-06 10:35
滚珠丝杠副作为数控机床的重要滚动功能部件,其可靠性决定了整个机床的性能和精度。而国内滚珠丝杠副在可靠性（精度、故障和疲劳寿命）方面与国外产品存在一定差距,因此本文从磨损机理出发,分析可靠性指标,制定和开展滚珠丝杠副加速可靠性试验,基于试验数据分析故障,进行加速模型建模与分析。主要进行了以下工作:（1）总结分析了滚珠丝杠副可靠性评价指标,分为精度保持性,故障可靠性和疲劳寿命。针对滚珠丝杠副的精度保持性,从摩擦磨损的角度出发,研究了滚珠丝杠副精度变化情况,通过丝杆行程误差的变化反映丝杠滚道的磨损,摩擦力矩的变化来反映丝杠滚道和螺母滚道的综合磨损情况,建立了丝杠滚道的磨损预测模型和双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩损失模型。（2）建立了关于轴向载荷、运行速度和试验频次的等效加速失效时间模型,并基于加速模型制定了两种运行速度下的滚珠丝杠副轴向载荷A+A步进加载可靠性加速试验方案,并从弹塑性力学的角度分析了不改变滚珠丝杠副失效机理情况下轴向应力取值范围,结合调研的滚珠丝杠副实际使用工况设置了试验参数和条件;以检测的滚珠丝杠副综合性能（定位精度、重复定位精度、反向间隙、噪声和温升）为标准筛选了性能接近的样件...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚珠丝杠副示意图
硕士学位论文基于等效加速失效时间模型的滚珠丝杠副可靠性试验及分析112滚珠丝杠副可靠性衡量指标及分析滚珠丝杠副的各项性能指标是衡量滚珠丝杠副质量好坏的重要标准，主要包括入库性能、综合性能和可靠性性能，如图2.1所示。本文主要研究滚珠丝杠副在运行后的可靠性性能。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史，包括可靠性设计、可靠性增长、可靠性试验、可靠性数据采集和分析、可靠性预计等，不仅需要学习可靠性的相关理论，更需要学习基于试验的数据统计处理和分析的方法。产品的研发设计到使用、维修和报废都包含了可靠性理论。本文从滚珠丝杠副的磨损研究的基础出发，借鉴滚动轴承的研究，确定滚珠丝杠副的可靠性指标研究丝杠副的可靠性。图2.1滚珠丝杠副性能分类2.1滚珠丝杠副可靠性衡量指标可靠性是产品质量的重要评价指标。由国家标准GB/T3187-94《可靠性、维修性术语》可知，其概念定义为“产品在规定条件下与规定的时间内完成规定功能的能力”。对滚珠丝杠副而言：规定条件为工作条件、环境条件、润滑条件等；规定时间为设计任务书中预期工作时间；规定功能为精度保持、性能良好、无疲劳失效以及各项性能在要求范围之内；能力则是一种概率，一般以可靠度衡量。对于滚珠丝杠副而言，可靠性指标主要涉及精度、故障和疲劳寿命三个方面。从图2.2可以看出，可靠性指标并不是相互独立的，在整个疲劳寿命周期内，伴随着滚珠丝杠副的精度丧失和故障的发生。在一些对滚珠丝杠副的精度性能要求不高只需传动功能的场合下，即使精度丧失，滚珠丝杠副的工作寿命仍没有终止，所以在研究滚珠丝杠副的可靠性性能时，可以同时综合的检测
2滚珠丝杠副可靠性衡量指标及分析硕士学位论文12各项性能，系统的研究滚珠丝杠副的可靠性。图2.2滚珠丝杠副可靠性指标示意图2.2滚珠丝杠副精度保持性精度保持性是指滚珠丝杠副在规定条件和时间内精度保持在某一精度等级而不丧失的能力，是评价滚珠丝杠副机械性能的一个重要指标，并用有效精度保持时间或者精度寿命表示其精度保持性的强弱。有效精度保持时间是指在一定工作条件下指滚珠丝杠副的精度保持在规定的等级范围内而未丧失的时间[57]。精度指标是衡量滚珠丝杠副精度等级的标准，结合GBT17587.3-1998《滚珠丝杠副第3部分：验收条件和验收检验》，其精度指标主要包括：有效行程内平均行程偏差e、任意2π弧度内行程变动量V2π、任意300mm行程行程变动量V300、有效行程内行程变动量Vu和摩擦力矩的变化量。在判断滚珠丝杠副的精度等级时要综合考量各个精度指标，进而估计和判断。滚珠丝杠副在运行过程中，滚珠与丝杠和螺母的摩擦磨损会导致滚珠丝杠副的精度指标发生变化，随着运行里程的增加，磨损的不断加剧，滚珠丝杠副的精度指标将达不到工作要求的等级，即滚珠丝杠副的精度丧失，一些高精度机床或者产品对滚珠丝杠副的精度和性能要求较高，精度丧失将不能满足加工或生产需求，则需更换新的高精度滚珠丝杠副，而通过分析大量滚珠丝杠副精度丧失的数据就可以得出该型号的滚珠丝杠副的有效精度保持时间。本文基于前人在滚珠丝杠副磨损研究的基础上建立精度磨损与摩擦力矩和丝杠行程误差的关系，通过滚珠丝杠副摩擦力矩来反应螺母和丝杠的磨损情况，建立摩擦力矩退化模型；通过滚珠丝杠副的行程误差来反映丝杠滚道的磨损情况，建立丝杠磨损模型。2.2.1双螺母滚珠丝杠副受力分析对于双螺母预紧滚珠丝杠副来说，在无外部负载时，螺母A
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速寿命试验的自润滑关节轴承可靠性分析[J]. 邱明,周大威,周占生. 兵工学报. 2018(07)
[2]步进应力加速寿命试验数据处理方法在产品定寿试验中的应用[J]. 谭勇,周堃,罗天元,赵方超,周彩元,刘伟. 装备环境工程. 2017(01)
[3]自润滑向心关节轴承加速寿命试验及寿命分析[J]. 卢建军,邱明,李迎春. 机械传动. 2016(10)
[4]滚动功能部件测试试验技术的发展现状分析[J]. 欧屹. 金属加工(冷加工). 2016(06)
[5]滚珠丝杠副精度测量系统设计及实验分析[J]. 孙志平,韩军,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2015(02)
[6]正交和均匀实验设计方法的比较[J]. 董敬莎,孙晓燕,牛博英. 科技视界. 2013(22)
[7]精密滚珠丝杠副精度损失模型及其试验研究[J]. 孙震,陶卫军,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2013(03)
[8]基于蒙特卡洛方法的滚珠丝杠副运动可靠性分析[J]. 王丹,周亮,孙志礼,杜金成. 东北大学学报(自然科学版). 2012(08)
[9]Weibull分布对数线性加速模型的可靠性估计方法[J]. 刘婷. 系统仿真学报. 2011(01)
[10]综合应力加速寿命模型验证方法的研究[J]. 钱萍,陈文华,马子魁,卢献彪,高亮. 机械工程学报. 2010(24)
博士论文
[1]滚珠丝杠副预紧力衰退预测及试验研究[D]. 周长光.南京理工大学 2018
硕士论文
[1]滚珠丝杠副综合性能测评方法与试验研究[D]. 徐阳阳.南京理工大学 2018
[2]滚动功能部件加速寿命预测与磨损失效机理研究[D]. 顾旻杰.南京理工大学 2018
[3]滚珠丝杠副精度保持性加载试验台研制开发及试验研究[D]. 马洪君.山东建筑大学 2016
[4]滚珠丝杠副精度保持性及寿命分析与试验研究[D]. 杨雪.南京理工大学 2016
[5]滚珠丝杠副的可靠性及寿命试验研究[D]. 常永寿.南京理工大学 2016
[6]滚动功能部件精度衰退模型及精度保持性研究[D]. 连志琪.沈阳理工大学 2016
[7]滚珠丝杠副寿命试验装置设计及评估方法研究[D]. 丁聪.南京理工大学 2015
[8]滚珠丝杠副精度损失及其试验台测控系统设计[D]. 戴鹏.南京理工大学 2015
[9]精密滚珠丝杠副可靠性试验及评估方法研究[D]. 徐益飞.南京理工大学 2015
[10]序进应力加速寿命试验加载方式及其统计分析方法的研究[D]. 徐超.浙江理工大学 2014
本文编号：3121287
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚珠丝杠副示意图
硕士学位论文基于等效加速失效时间模型的滚珠丝杠副可靠性试验及分析112滚珠丝杠副可靠性衡量指标及分析滚珠丝杠副的各项性能指标是衡量滚珠丝杠副质量好坏的重要标准，主要包括入库性能、综合性能和可靠性性能，如图2.1所示。本文主要研究滚珠丝杠副在运行后的可靠性性能。可靠性工程的诞生已近半个世纪的历史，包括可靠性设计、可靠性增长、可靠性试验、可靠性数据采集和分析、可靠性预计等，不仅需要学习可靠性的相关理论，更需要学习基于试验的数据统计处理和分析的方法。产品的研发设计到使用、维修和报废都包含了可靠性理论。本文从滚珠丝杠副的磨损研究的基础出发，借鉴滚动轴承的研究，确定滚珠丝杠副的可靠性指标研究丝杠副的可靠性。图2.1滚珠丝杠副性能分类2.1滚珠丝杠副可靠性衡量指标可靠性是产品质量的重要评价指标。由国家标准GB/T3187-94《可靠性、维修性术语》可知，其概念定义为“产品在规定条件下与规定的时间内完成规定功能的能力”。对滚珠丝杠副而言：规定条件为工作条件、环境条件、润滑条件等；规定时间为设计任务书中预期工作时间；规定功能为精度保持、性能良好、无疲劳失效以及各项性能在要求范围之内；能力则是一种概率，一般以可靠度衡量。对于滚珠丝杠副而言，可靠性指标主要涉及精度、故障和疲劳寿命三个方面。从图2.2可以看出，可靠性指标并不是相互独立的，在整个疲劳寿命周期内，伴随着滚珠丝杠副的精度丧失和故障的发生。在一些对滚珠丝杠副的精度性能要求不高只需传动功能的场合下，即使精度丧失，滚珠丝杠副的工作寿命仍没有终止，所以在研究滚珠丝杠副的可靠性性能时，可以同时综合的检测
2滚珠丝杠副可靠性衡量指标及分析硕士学位论文12各项性能，系统的研究滚珠丝杠副的可靠性。图2.2滚珠丝杠副可靠性指标示意图2.2滚珠丝杠副精度保持性精度保持性是指滚珠丝杠副在规定条件和时间内精度保持在某一精度等级而不丧失的能力，是评价滚珠丝杠副机械性能的一个重要指标，并用有效精度保持时间或者精度寿命表示其精度保持性的强弱。有效精度保持时间是指在一定工作条件下指滚珠丝杠副的精度保持在规定的等级范围内而未丧失的时间[57]。精度指标是衡量滚珠丝杠副精度等级的标准，结合GBT17587.3-1998《滚珠丝杠副第3部分：验收条件和验收检验》，其精度指标主要包括：有效行程内平均行程偏差e、任意2π弧度内行程变动量V2π、任意300mm行程行程变动量V300、有效行程内行程变动量Vu和摩擦力矩的变化量。在判断滚珠丝杠副的精度等级时要综合考量各个精度指标，进而估计和判断。滚珠丝杠副在运行过程中，滚珠与丝杠和螺母的摩擦磨损会导致滚珠丝杠副的精度指标发生变化，随着运行里程的增加，磨损的不断加剧，滚珠丝杠副的精度指标将达不到工作要求的等级，即滚珠丝杠副的精度丧失，一些高精度机床或者产品对滚珠丝杠副的精度和性能要求较高，精度丧失将不能满足加工或生产需求，则需更换新的高精度滚珠丝杠副，而通过分析大量滚珠丝杠副精度丧失的数据就可以得出该型号的滚珠丝杠副的有效精度保持时间。本文基于前人在滚珠丝杠副磨损研究的基础上建立精度磨损与摩擦力矩和丝杠行程误差的关系，通过滚珠丝杠副摩擦力矩来反应螺母和丝杠的磨损情况，建立摩擦力矩退化模型；通过滚珠丝杠副的行程误差来反映丝杠滚道的磨损情况，建立丝杠磨损模型。2.2.1双螺母滚珠丝杠副受力分析对于双螺母预紧滚珠丝杠副来说，在无外部负载时，螺母A
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于加速寿命试验的自润滑关节轴承可靠性分析[J]. 邱明,周大威,周占生. 兵工学报. 2018(07)
[2]步进应力加速寿命试验数据处理方法在产品定寿试验中的应用[J]. 谭勇,周堃,罗天元,赵方超,周彩元,刘伟. 装备环境工程. 2017(01)
[3]自润滑向心关节轴承加速寿命试验及寿命分析[J]. 卢建军,邱明,李迎春. 机械传动. 2016(10)
[4]滚动功能部件测试试验技术的发展现状分析[J]. 欧屹. 金属加工(冷加工). 2016(06)
[5]滚珠丝杠副精度测量系统设计及实验分析[J]. 孙志平,韩军,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2015(02)
[6]正交和均匀实验设计方法的比较[J]. 董敬莎,孙晓燕,牛博英. 科技视界. 2013(22)
[7]精密滚珠丝杠副精度损失模型及其试验研究[J]. 孙震,陶卫军,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2013(03)
[8]基于蒙特卡洛方法的滚珠丝杠副运动可靠性分析[J]. 王丹,周亮,孙志礼,杜金成. 东北大学学报(自然科学版). 2012(08)
[9]Weibull分布对数线性加速模型的可靠性估计方法[J]. 刘婷. 系统仿真学报. 2011(01)
[10]综合应力加速寿命模型验证方法的研究[J]. 钱萍,陈文华,马子魁,卢献彪,高亮. 机械工程学报. 2010(24)
博士论文
[1]滚珠丝杠副预紧力衰退预测及试验研究[D]. 周长光.南京理工大学 2018
硕士论文
[1]滚珠丝杠副综合性能测评方法与试验研究[D]. 徐阳阳.南京理工大学 2018
[2]滚动功能部件加速寿命预测与磨损失效机理研究[D]. 顾旻杰.南京理工大学 2018
[3]滚珠丝杠副精度保持性加载试验台研制开发及试验研究[D]. 马洪君.山东建筑大学 2016
[4]滚珠丝杠副精度保持性及寿命分析与试验研究[D]. 杨雪.南京理工大学 2016
[5]滚珠丝杠副的可靠性及寿命试验研究[D]. 常永寿.南京理工大学 2016
[6]滚动功能部件精度衰退模型及精度保持性研究[D]. 连志琪.沈阳理工大学 2016
[7]滚珠丝杠副寿命试验装置设计及评估方法研究[D]. 丁聪.南京理工大学 2015
[8]滚珠丝杠副精度损失及其试验台测控系统设计[D]. 戴鹏.南京理工大学 2015
[9]精密滚珠丝杠副可靠性试验及评估方法研究[D]. 徐益飞.南京理工大学 2015
[10]序进应力加速寿命试验加载方式及其统计分析方法的研究[D]. 徐超.浙江理工大学 2014
本文编号：3121287
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3121287.html
