角接触球轴承摩擦力矩的特性分析

发布时间：2017-10-06 10:30

  本文关键词：角接触球轴承摩擦力矩的特性分析

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【摘要】：角接触球轴承是高速电主轴的重要支撑部件,其性能的好坏直接影响到电主轴的精度、工作效率和寿命。角接触球轴承摩擦力矩是各种因素对轴承旋转构成的阻力矩,是评价轴承运转灵活性及使用寿命的重要性能指标,也是轴承摩擦发热的外在表现。因此,对角接触球轴承摩擦力矩及影响因素进行系统分析,对提高电主轴的工作效率和保证整体机械的性能,有着重要的理论意义和实际应用价值。 本文在实验的基础上,主要考虑B719系列轴承的内径、转速、径向载荷、轴向载荷和温度对轴承摩擦力矩的影响,基于灰色系统理论,建立了灰关联分析模型,寻出影响摩擦力矩的主次因素。选取几个主要的因素作为输入变量,建立了多维灰预测模型GM(1,N,D),可对一定工况条件下的摩擦力矩进行预测。基于系统辨识理论,对几个主要因素建立了非线性回归NARMAX模型进行辨识,对轴承摩擦力矩进行动态预测。 灰关联结果表明,在影响摩擦力矩的众多因素中,轴承的内径、温度、转速和轴向载荷对角接触球轴承摩擦力矩的灰关联度较大,其中尤以轴承的内径的灰关联度最大,也即轴承内径对轴承摩擦力矩的影响最明显。选取四个对摩擦力矩影响最明显的因素建立GM(1,N,D)预测模型,经验证模型的精度达到了97.7%,平均残差为2.3%。非线性NARMAX模型摩擦力矩的辨识结果与实验所得基本吻合,精度达到了87.67%，，平均残差为12.33%。通过对影响轴承摩擦力矩的因素进行系统分析,可为以后精确分析角接触球轴承摩擦力矩提供参考。
【关键词】：角接触球轴承 摩擦力矩 灰色系统理论 NARMAX模型
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-10
• 附表索引10-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 轴承摩擦力矩概述11-12
• 1.2 角接触球轴承摩擦力矩研究背景12
• 1.3 角接触球轴承摩擦力矩国内外研究现状12-14
• 1.4 本课题研究的内容及意义14-16
• 1.4.1 本课题研究的内容14-15
• 1.4.2 本课题研究的意义15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 轴承摩擦力矩分析方法17-37
• 2.1 角接触球轴承摩擦力矩的来源17-24
• 2.1.1 弹性滞后引起的摩擦阻力17-19
• 2.1.2 差动滑动引起的摩擦阻力19-20
• 2.1.3 自旋滑动引起的摩擦阻力20-21
• 2.1.4 滚动体打滑引起的摩擦阻力21
• 2.1.5 滚动体陀螺旋转引起的摩擦阻力21-22
• 2.1.6 保持架和滚动体及保持架和套圈之间的滑动引起的摩擦阻力22
• 2.1.7 润滑剂的黏性摩擦引起的摩擦阻力22-23
• 2.1.8 密封圈的摩擦引起的摩擦阻力23
• 2.1.9 油膜中的切向摩擦阻力23-24
• 2.2 角接触球轴承弹性力学基础24-27
• 2.2.1 赫兹接触理论的基本假设24-25
• 2.2.2 接触物体间的几何条件25-26
• 2.2.3 接触物体间的载荷分布26-27
• 2.3 角接触球轴承摩擦力矩的一般计算方法27-28
• 2.3.1 角接触球轴承摩擦力矩的近似计算方法27
• 2.3.2 角接触球轴承摩擦力矩的较准确的计算方法27-28
• 2.3.3 SKF角接触球轴承摩擦力矩的计算方法28
• 2.4 基于灰色系统理论的摩擦力矩分析28-33
• 2.4.1 灰色系统理论简介29-30
• 2.4.2 角接触球轴承摩擦力矩的灰关联分析模型30-31
• 2.4.3 角接触球轴承摩擦力矩的GM(1，N,D)模型31-33
• 2.5 基于系统辨识的摩擦力矩的动态建模33-36
• 2.5.1 角接触球轴承摩擦力矩的NARMAX33-34
• 2.5.2 角接触球轴承摩擦力矩的ARX分析模型34-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 角接触球轴承摩擦力矩实验37-47
• 3.1 实验方案37-38
• 3.1.1 实验目的37
• 3.1.2 实验要求37-38
• 3.1.3 实验方法38
• 3.2 实验平台的设计38-44
• 3.2.1 角接触球轴承摩擦力矩的测量原理38-39
• 3.2.2 实验台机械结构方案39-41
• 3.2.3 试验台测控系统41-42
• 3.2.4 水冷系统42-44
• 3.3 实验轴承及润滑剂44-46
• 3.3.1 实验轴承45
• 3.3.2 润滑剂45-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 角接触球轴承摩擦力矩实验结果分析及讨论47-54
• 4.1 角接触球轴承摩擦力矩的灰关联分析及讨论47-49
• 4.2 角接触球轴承摩擦力矩的GM(1,N,D)模型的分析及讨论49-51
• 4.3 角接触球轴承摩擦力矩的NARMAX模型的分析及讨论51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 结论与展望54-56
• 结论54-55
• 展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录61

【共引文献】

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