滚珠丝杠副服役性能监测及故障诊断研究
发布时间：2021-04-11 14:55
数控机床现已成为制造业的工作母机和重要战略装备,直接体现了一个国家的基础装备制造技术和综合经济国力。滚珠丝杠副作为数控机床进给系统的重要传动部件,其工作状况的优劣直接影响数控机床的产品加工质量。随着服役时长的增加,滚珠丝杠副将产生预紧力丧失失效、点蚀失效和润滑不良失效三种常见的失效形式,导致进给系统的稳定性、刚性和抗振性等性能的下降,进而影响机床的加工精度和产品质量,造成巨大的经济损失。因此,对数控机床滚珠丝杠副的健康状态进行实时监测,对可能出现的故障进行预警及诊断具有重大的意义。分析滚珠丝杠副失效演变机理。本文以内循环滚珠丝杠副为研究对象,介绍了其结构形式并针对常规载荷和高过载情况下的失效演变形式进行了归纳与总结,在此基础上提出了相应的预防措施和解决方案。研究滚珠丝杠副不同失效形式与振动信号之间的映射关系。提出了一种将EMD与MSE相结合的信号处理算法用于预紧力丧失失效的特征提取;分别运用HHT变换和小波包变换能量提取算法对滚珠丝杠副点蚀失效与润滑不良失效进行特征提取,得到了可以表征三种故障模式的特征向量集。建立遗传BP神经网络进行故障诊断。针对传统BP神经网络容易陷入局部极小点的缺...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１滚珠丝杠副结构图??
度产生不良影响，最终导致滚珠丝杠副的磨损寿命比疲劳寿命更短［５２］。与滚动轴承相??比，滚珠丝杠副的摩擦形式更加复杂，并且由于滚珠在循环返向过程中的承载和卸载??的时间相对较短，摩擦形式因此表现出更强的随机性。如图２．３所示为滚珠丝杠副内部??各处的摩擦形式图。??１１??
?滑动摩檫?滑动摩檫??图２．３滚珠丝杠副摩擦形式??从图２．３中可以看出，滚珠丝杠副的摩擦主要包括滚珠之间的摩擦、节点处的摩擦??与回珠系统的摩擦。滚珠循环系统中的滑动摩擦、挤压摩擦和磨损往往是影响滚珠与??承载滚道内滚珠滚动摩擦的主要因素，各部件之间摩擦形式的复杂性同时也反应了磨??损形式的复杂性。事实上，滚珠丝杠副的各种磨损形式往往综合在一起，相互耦合。??磨损失效是滚珠丝杠副常见的失效形式之一，目前关于磨损失效的研究主要集中??在磨粒磨损和粘着磨损。磨粒磨损是指接触表面之间挤入外来因子颗粒、异物或金属??表面的磨削相互摩擦而引发的磨损，具体表现在工作表面形成的犁沟状擦伤或凹痕，??导致滚珠丝杠副运行不平稳。??与磨粒磨损不同，发生粘着磨损的主要原因是摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦??表面受力不均，当丝杠快速转动且润滑不良时，摩擦表面短时间内产生的巨大热量使??金属发生局部变形或材料焊合现象
【参考文献】：
期刊论文
[1]膝关节红外热像图的多尺度熵算法分析研究[J]. 乔世权,周万珍,陈书旺. 数学的实践与认识. 2016(16)
[2]中空滚珠丝杠副热平衡分析及对比试验研究[J]. 周海燕,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[3]基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估[J]. 何浩祥,陈奎,闫维明. 振动与冲击. 2016(07)
[4]高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究[J]. 赵国平,范元勋,张立柱,柳胜,李力毅. 南京理工大学学报. 2016(01)
[5]人工神经网络的船舶引擎冷却系统故障诊断方法研究[J]. 周健飞,刘娜. 舰船科学技术. 2016(04)
[6]滚珠丝杠副可靠性试验台测控系统设计[J]. 常永寿,冯虎田,韩军,杨雪. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
[7]高承载工况下滚珠丝杠副失效形式分析[J]. 徐令令,范元勋. 机械制造与自动化. 2015(05)
[8]滚动轴承接触疲劳失效的分析方法[J]. 梁华,郭浩,王煜哲. 轴承. 2015(09)
[9]滚珠丝杠副磨损失效机理研究进展[J]. 姜洪奎,宋现春,李彦凤,李丽,高山龙,马洪君,宋义顺. 山东建筑大学学报. 2015(02)
[10]解相关EMD:消除模态混叠的新方法[J]. 肖瑛,殷福亮. 振动与冲击. 2015(04)
硕士论文
[1]基于遗传BP神经网络的海底沉积物声速预报[D]. 陈文景.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]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
[3]数控机床滚珠丝杠副的状态监测与故障诊断研究[D]. 杜兴苗.青岛理工大学 2015
[4]智能化数控机床故障诊断系统研究[D]. 龙玺宇.西南交通大学 2014
[5]基于Fuzzy ART神经网络的往复式压缩机故障诊断研究[D]. 宋小宁.大连理工大学 2014
[6]高过载工况下滚珠丝杠副的失效分析与性能试验研究[D]. 徐令令.南京理工大学 2014
[7]基于粗糙集神经网络的数控机床滚珠丝杠副故障诊断研究[D]. 吴丽媛.青岛理工大学 2012
[8]高速精密滚珠丝杠副综合性能测试系统开发[D]. 王刚.大连理工大学 2012
[9]基于MIV特征筛选和BP神经网络的滚动轴承故障诊断技术研究[D]. 周莹.北京交通大学 2011
[10]基于性能退化模型的数控机床滚珠丝杠副寿命预测研究[D]. 黄柏权.西南交通大学 2011
本文编号：3131461
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１滚珠丝杠副结构图??
度产生不良影响，最终导致滚珠丝杠副的磨损寿命比疲劳寿命更短［５２］。与滚动轴承相??比，滚珠丝杠副的摩擦形式更加复杂，并且由于滚珠在循环返向过程中的承载和卸载??的时间相对较短，摩擦形式因此表现出更强的随机性。如图２．３所示为滚珠丝杠副内部??各处的摩擦形式图。??１１??
?滑动摩檫?滑动摩檫??图２．３滚珠丝杠副摩擦形式??从图２．３中可以看出，滚珠丝杠副的摩擦主要包括滚珠之间的摩擦、节点处的摩擦??与回珠系统的摩擦。滚珠循环系统中的滑动摩擦、挤压摩擦和磨损往往是影响滚珠与??承载滚道内滚珠滚动摩擦的主要因素，各部件之间摩擦形式的复杂性同时也反应了磨??损形式的复杂性。事实上，滚珠丝杠副的各种磨损形式往往综合在一起，相互耦合。??磨损失效是滚珠丝杠副常见的失效形式之一，目前关于磨损失效的研究主要集中??在磨粒磨损和粘着磨损。磨粒磨损是指接触表面之间挤入外来因子颗粒、异物或金属??表面的磨削相互摩擦而引发的磨损，具体表现在工作表面形成的犁沟状擦伤或凹痕，??导致滚珠丝杠副运行不平稳。??与磨粒磨损不同，发生粘着磨损的主要原因是摩擦表面的显微凸起或异物使摩擦??表面受力不均，当丝杠快速转动且润滑不良时，摩擦表面短时间内产生的巨大热量使??金属发生局部变形或材料焊合现象
【参考文献】：
期刊论文
[1]膝关节红外热像图的多尺度熵算法分析研究[J]. 乔世权,周万珍,陈书旺. 数学的实践与认识. 2016(16)
[2]中空滚珠丝杠副热平衡分析及对比试验研究[J]. 周海燕,欧屹,冯虎田. 组合机床与自动化加工技术. 2016(04)
[3]基于小波包变换和时变频率的结构地震损伤评估[J]. 何浩祥,陈奎,闫维明. 振动与冲击. 2016(07)
[4]高负荷滚珠丝杠副弹塑性变形与失效的理论与试验研究[J]. 赵国平,范元勋,张立柱,柳胜,李力毅. 南京理工大学学报. 2016(01)
[5]人工神经网络的船舶引擎冷却系统故障诊断方法研究[J]. 周健飞,刘娜. 舰船科学技术. 2016(04)
[6]滚珠丝杠副可靠性试验台测控系统设计[J]. 常永寿,冯虎田,韩军,杨雪. 组合机床与自动化加工技术. 2016(02)
[7]高承载工况下滚珠丝杠副失效形式分析[J]. 徐令令,范元勋. 机械制造与自动化. 2015(05)
[8]滚动轴承接触疲劳失效的分析方法[J]. 梁华,郭浩,王煜哲. 轴承. 2015(09)
[9]滚珠丝杠副磨损失效机理研究进展[J]. 姜洪奎,宋现春,李彦凤,李丽,高山龙,马洪君,宋义顺. 山东建筑大学学报. 2015(02)
[10]解相关EMD:消除模态混叠的新方法[J]. 肖瑛,殷福亮. 振动与冲击. 2015(04)
硕士论文
[1]基于遗传BP神经网络的海底沉积物声速预报[D]. 陈文景.中国科学院研究生院(海洋研究所) 2016
[2]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
[3]数控机床滚珠丝杠副的状态监测与故障诊断研究[D]. 杜兴苗.青岛理工大学 2015
[4]智能化数控机床故障诊断系统研究[D]. 龙玺宇.西南交通大学 2014
[5]基于Fuzzy ART神经网络的往复式压缩机故障诊断研究[D]. 宋小宁.大连理工大学 2014
[6]高过载工况下滚珠丝杠副的失效分析与性能试验研究[D]. 徐令令.南京理工大学 2014
[7]基于粗糙集神经网络的数控机床滚珠丝杠副故障诊断研究[D]. 吴丽媛.青岛理工大学 2012
[8]高速精密滚珠丝杠副综合性能测试系统开发[D]. 王刚.大连理工大学 2012
[9]基于MIV特征筛选和BP神经网络的滚动轴承故障诊断技术研究[D]. 周莹.北京交通大学 2011
[10]基于性能退化模型的数控机床滚珠丝杠副寿命预测研究[D]. 黄柏权.西南交通大学 2011
本文编号：3131461
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