自润滑衬垫磨损量在线检测的误差补偿技术研究
发布时间：2021-06-06 02:41
自润滑关节轴承在航天航空、工程机械、国防军工等尖端科技领域扮演着重要角色,其性能优劣及使用寿命取决于自润滑衬垫。试验机是评价自润滑衬垫性能和寿命的重要检测设备,但是在试验机检测过程中,存在诸多误差因素影响磨损量在线检测值,严重干扰了自润滑衬垫性能和寿命评价工作的进行,限制了相关行业的发展。针对此问题,本文应用误差补偿技术,降低了误差因素对磨损量在线检测值的影响,提高了试验机的检测精度,增强了检测数据的可信度,主要研究内容如下:以实验室自制的自润滑衬垫试验机为研究对象,通过分析试验机的工作原理和磨损量在线检测原理,找出了影响磨损量在线检测值的三种主要误差:载荷误差、热误差和传感器误差。通过分析误差特性,制定了适合自润滑衬垫试验机的误差补偿方案,从仿真模拟和试验两个角度对这三种误差展开了研究。利用ANSYS Workbench仿真平台,建立了磨损量测量系统模型,并对载荷误差和热误差（摩擦热误差、环境热误差）进行了仿真分析。仿真结果表明:载荷误差、摩擦热误差对于磨损量在线检测值影响较大,而环境热误差影响较小,可忽略。通过对试验机传感器的标定,消除了传感器误差对磨损量在线检测值的影响,同时还得...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自润滑关节轴承
燕山大学工学硕士学位论文-2-图1-2自润滑衬垫的编织形式试验机是一种重要的自润滑衬垫检测设备，其通过模拟自润滑衬垫实际工况的运动形式和负载状态，能够较为真实地评价自润滑衬垫性能和使用寿命。磨损量、摩擦系数、摩擦温度是自润滑衬垫试验机的主要检测参数，其中磨损量是最能直接体现自润滑衬垫性能和寿命的指标。自润滑衬垫试验机通常使用高精度的位移传感器以保证磨损量的检测精度，但是在试验机工作过程中存在诸多因素影响其检测精度，例如：载荷变形、热变形等。因此，应用合理的技术手段降低误差因素对自润滑衬垫磨损量在线检测的影响，提高其检测精度，对于自润滑衬垫的性能研究和寿命评价工作有着十分重要的意义。1.2自润滑衬垫试验机研究现状到目前为止，国内外科研机构在自润滑轴承试验机研制方面已经做了大量研究工作，但是在自润滑衬垫试验方面多为材料级试验，试验机的主要运动形式为平面往复运动，与自润滑衬垫实际的摆动工况不符。从本质上讲，自润滑轴承的摩擦磨损就是自润滑衬垫的摩擦磨损，通常情况只需将自润滑轴承试验机的夹具系统进行替换，就能完成对自润滑衬垫的性能和寿命评价。下面对国内外自润滑轴承试验机的研究现状进行评述。1.2.1国外研究现状随着工业技术的迅速发展，各个领域对于自润滑关节轴承性能和可靠性的要求
燕山大学工学硕士学位论文-6-上十二个几何误差的方法，经矩阵最小条件数优化后，误差识别精度可以提高97％。除了使用工具测量误差外，许多学者还会采用有限元仿真的方式完成误差检测。文献[19]基于ANSYS建立了直线导轨的有限元模型，计算了在摩擦热影响下直线导轨的变形量，为将来的误差补偿提供理论基矗文献[20]对整个数控机床进行了热模态及热变形分析，得到了机床的热变形规律，并基于变形结果，建立热误差模型。图1-3为误差测量常用仪器。图1-3误差测量常用仪器1.3.2误差建模技术研究现状误差测量完成后，要根据测量结果建立误差模型。误差模型是通过分析、总结误差变化规律而建立的数学模型。准确的误差模型能够保证误差补偿的有效性，其中的关键就在于建立误差模型的方法是否正确。误差建模的方法主要有两种：误差综合建模和误差元素建模。误差综合建模能够从运动学的角度描述各项误差，是解决数控机床几何误差常用的建模方法。误差综合建模的方法主要有两种：齐次坐标变换法和多体系统理论法，它们均能有效的表述复杂系统的运动问题，且建模过程具有系统化、规范化、程序化、约束条件少的特点[21]。大量学者都利用这两种方法进行误差综合建模。文献[22]基于多体系统理论建立了五轴精密数控机床误差综合模型，从运动学的角度描述、分析了数控机床的各项误差，并验证了误差综合模型的正确性。文献[23]利用多体系统理论对数控加工中心进行了误差综合建模。文献[24]采用齐次坐标变换的方法，建立了数控机床的几何误差模型。误差元素建模是针对机床某单一误差元素而建立的数学模型，该模型表示某种误差元素与误差变形之间的映射关系。载荷误差建模、热误差建模通常采用误差元素
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控机床误差检测及补偿技术研究进展[J]. 张伟,陈鹏,潘爱金,张瀚韬,王双喜. 机床与液压. 2019(17)
[2]硅电容式高精度双轴倾角传感器温度漂移补偿研究[J]. 龚中良,刘寒霜. 传感器与微系统. 2019(07)
[3]基于ANSYS的直线导轨热变形分析[J]. 刘国顺,林宪旗,张文亮,刘建文,李朝正. 机床与液压. 2019(07)
[4]基于勒让德多项式的加工中心几何误差参数化建模[J]. 冷寿阳,刘志兵,王西彬,闫正虎,籍永建. 计算机集成制造系统. 2017(11)
[5]组合加载关节轴承试验机[J]. 云峰,麻小宁,王慧. 工程与试验. 2017(01)
[6]纤维编织自润滑衬垫的温度场数值模拟[J]. 景理琴. 机械管理开发. 2016(12)
[7]关节轴承寿命试验机在线磨损量检测综合误差建模[J]. 李巍,胡占齐,杨育林,周海丽,郑晓强. 光学精密工程. 2016(04)
[8]纤维织物型摩擦材料弹性模量的实验研究[J]. 刘良秀,蔡盛宗,王文. 机械制造与自动化. 2016(01)
[9]重载荷往复式摩擦磨损试验机[J]. 张逸青. 轴承. 2016(02)
[10]航空关节轴承寿命试验机发展综述[J]. 胡占齐,李巍,杨育林,齐效文,刘长鑫. 轴承. 2015(11)
博士论文
[1]多轴精密数控机床误差测量、综合建模及补偿技术的研究[D]. 张恩忠.吉林大学 2017
[2]大型龙门式双摆头五轴数控机床误差补偿关键技术研究[D]. 殷建.上海大学 2017
[3]考虑环境温度的重型机床综合误差建模和补偿[D]. 谭波.华中科技大学 2015
[4]数控机床多误差元素综合补偿及应用[D]. 范开国.上海交通大学 2012
[5]数控机床误差补偿关键技术及其应用[D]. 沈金华.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]自润滑关节轴承衬垫实验及热力耦合有限元分析[D]. 郭胜刚.燕山大学 2016
[2]自润滑关节轴承织物衬垫拉压性能数值模拟与实验研究[D]. 张佳丽.燕山大学 2014
[3]复合摆动式关节轴承加速寿命试验机的研制及试验研究[D]. 李正国.河南科技大学 2014
[4]复合摆动式关节轴承性能试验机的研制及试验研究[D]. 王国锋.河南科技大学 2011
[5]GCr15/铝合金-PTFE自润滑轴承制备及摩擦磨损性能[D]. 舒伟才.南京航空航天大学 2008
本文编号：3213427
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自润滑关节轴承
燕山大学工学硕士学位论文-2-图1-2自润滑衬垫的编织形式试验机是一种重要的自润滑衬垫检测设备，其通过模拟自润滑衬垫实际工况的运动形式和负载状态，能够较为真实地评价自润滑衬垫性能和使用寿命。磨损量、摩擦系数、摩擦温度是自润滑衬垫试验机的主要检测参数，其中磨损量是最能直接体现自润滑衬垫性能和寿命的指标。自润滑衬垫试验机通常使用高精度的位移传感器以保证磨损量的检测精度，但是在试验机工作过程中存在诸多因素影响其检测精度，例如：载荷变形、热变形等。因此，应用合理的技术手段降低误差因素对自润滑衬垫磨损量在线检测的影响，提高其检测精度，对于自润滑衬垫的性能研究和寿命评价工作有着十分重要的意义。1.2自润滑衬垫试验机研究现状到目前为止，国内外科研机构在自润滑轴承试验机研制方面已经做了大量研究工作，但是在自润滑衬垫试验方面多为材料级试验，试验机的主要运动形式为平面往复运动，与自润滑衬垫实际的摆动工况不符。从本质上讲，自润滑轴承的摩擦磨损就是自润滑衬垫的摩擦磨损，通常情况只需将自润滑轴承试验机的夹具系统进行替换，就能完成对自润滑衬垫的性能和寿命评价。下面对国内外自润滑轴承试验机的研究现状进行评述。1.2.1国外研究现状随着工业技术的迅速发展，各个领域对于自润滑关节轴承性能和可靠性的要求
燕山大学工学硕士学位论文-6-上十二个几何误差的方法，经矩阵最小条件数优化后，误差识别精度可以提高97％。除了使用工具测量误差外，许多学者还会采用有限元仿真的方式完成误差检测。文献[19]基于ANSYS建立了直线导轨的有限元模型，计算了在摩擦热影响下直线导轨的变形量，为将来的误差补偿提供理论基矗文献[20]对整个数控机床进行了热模态及热变形分析，得到了机床的热变形规律，并基于变形结果，建立热误差模型。图1-3为误差测量常用仪器。图1-3误差测量常用仪器1.3.2误差建模技术研究现状误差测量完成后，要根据测量结果建立误差模型。误差模型是通过分析、总结误差变化规律而建立的数学模型。准确的误差模型能够保证误差补偿的有效性，其中的关键就在于建立误差模型的方法是否正确。误差建模的方法主要有两种：误差综合建模和误差元素建模。误差综合建模能够从运动学的角度描述各项误差，是解决数控机床几何误差常用的建模方法。误差综合建模的方法主要有两种：齐次坐标变换法和多体系统理论法，它们均能有效的表述复杂系统的运动问题，且建模过程具有系统化、规范化、程序化、约束条件少的特点[21]。大量学者都利用这两种方法进行误差综合建模。文献[22]基于多体系统理论建立了五轴精密数控机床误差综合模型，从运动学的角度描述、分析了数控机床的各项误差，并验证了误差综合模型的正确性。文献[23]利用多体系统理论对数控加工中心进行了误差综合建模。文献[24]采用齐次坐标变换的方法，建立了数控机床的几何误差模型。误差元素建模是针对机床某单一误差元素而建立的数学模型，该模型表示某种误差元素与误差变形之间的映射关系。载荷误差建模、热误差建模通常采用误差元素
【参考文献】：
期刊论文
[1]数控机床误差检测及补偿技术研究进展[J]. 张伟,陈鹏,潘爱金,张瀚韬,王双喜. 机床与液压. 2019(17)
[2]硅电容式高精度双轴倾角传感器温度漂移补偿研究[J]. 龚中良,刘寒霜. 传感器与微系统. 2019(07)
[3]基于ANSYS的直线导轨热变形分析[J]. 刘国顺,林宪旗,张文亮,刘建文,李朝正. 机床与液压. 2019(07)
[4]基于勒让德多项式的加工中心几何误差参数化建模[J]. 冷寿阳,刘志兵,王西彬,闫正虎,籍永建. 计算机集成制造系统. 2017(11)
[5]组合加载关节轴承试验机[J]. 云峰,麻小宁,王慧. 工程与试验. 2017(01)
[6]纤维编织自润滑衬垫的温度场数值模拟[J]. 景理琴. 机械管理开发. 2016(12)
[7]关节轴承寿命试验机在线磨损量检测综合误差建模[J]. 李巍,胡占齐,杨育林,周海丽,郑晓强. 光学精密工程. 2016(04)
[8]纤维织物型摩擦材料弹性模量的实验研究[J]. 刘良秀,蔡盛宗,王文. 机械制造与自动化. 2016(01)
[9]重载荷往复式摩擦磨损试验机[J]. 张逸青. 轴承. 2016(02)
[10]航空关节轴承寿命试验机发展综述[J]. 胡占齐,李巍,杨育林,齐效文,刘长鑫. 轴承. 2015(11)
博士论文
[1]多轴精密数控机床误差测量、综合建模及补偿技术的研究[D]. 张恩忠.吉林大学 2017
[2]大型龙门式双摆头五轴数控机床误差补偿关键技术研究[D]. 殷建.上海大学 2017
[3]考虑环境温度的重型机床综合误差建模和补偿[D]. 谭波.华中科技大学 2015
[4]数控机床多误差元素综合补偿及应用[D]. 范开国.上海交通大学 2012
[5]数控机床误差补偿关键技术及其应用[D]. 沈金华.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]自润滑关节轴承衬垫实验及热力耦合有限元分析[D]. 郭胜刚.燕山大学 2016
[2]自润滑关节轴承织物衬垫拉压性能数值模拟与实验研究[D]. 张佳丽.燕山大学 2014
[3]复合摆动式关节轴承加速寿命试验机的研制及试验研究[D]. 李正国.河南科技大学 2014
[4]复合摆动式关节轴承性能试验机的研制及试验研究[D]. 王国锋.河南科技大学 2011
[5]GCr15/铝合金-PTFE自润滑轴承制备及摩擦磨损性能[D]. 舒伟才.南京航空航天大学 2008
本文编号：3213427
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