重载滚珠丝杠的模拟加载试验台设计及其试验分析

• 作 者: 黄宽
• 机 构: 南京理工大学
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 机械结构 滚珠丝杠 机械强度 加载试验台

本研究源于国家重大专项项目——高速、重载、精密滚珠丝杠及直线导轨基础理论和测控技术研究。近年来,重载滚珠丝杠副广泛的应用于重型机械中,但是在使用过程中,重载滚珠丝杠在承载能力、额定载荷、加速能力和使用寿命这些方面存在越来越多的问题。因此设计重载滚珠丝杠模拟加载试验台来测试重载滚珠丝杠副的寿命、传动精度、噪声、温升、加载能力、加速能力及摩擦力矩丧失情况。结合其他试验台的联合测试,得到承载工况后重载滚珠丝杠副的定位精度,丝杠、螺母的齿形变形量、齿面点蚀、磨损量及钢球的磨损量,为提升重载滚珠丝杠副的性能提供试验数据。对重载滚珠丝杠模拟加载试验台的研究内容包括：　　
⑴设计重载滚珠丝杠模拟加载试验台。该试验台能够对重载滚珠丝杠的实际工况进行模拟,实现对重载滚珠丝杠的模拟加载,并且能够便于在试验台上安装各种传感器检测重载滚珠丝杠副的各项指标。使用Ansys软件对试验台分别进行应力、应变分析检验其承载能力和加载后床身的应变量。　　
⑵采用自调节灰度预测Fuzzy-PID控制算法。在动态加载过程中,会出现一些干扰来减少控制性能,例如:稳定性、超调量、频率响应和加载敏感度。为了减少或消除干扰并提高液压加载系统的控制质量,采用带有灰度预测的Fuzzy-PID算法,同时使用模糊控制器和调整算法来改变灰度预测步数的大小。　　
⑶根据试验方案制定控制策略,使用Visual Basic语言在上位工控机编写控制程序,通过固高运动控制卡、数据采集卡实现对伺服液压缸、伺服电机的控制,同时能够采集各传感器的数值便于后期分析。建立数据库存储丝杠跑合档案。　　
⑷采用拟蒙特卡洛法对重载滚珠丝杠进行可靠性分析。虽然蒙特卡洛方法具有程序结构简单,计算效率与问题维数无关的优点。但工程结构的失效概率往往很小,要获得准确的结果就需要大量的样本,因而计算效率低。针对这一问题,采用Halton序列代替伪随机数,并结合了重要抽样技术建立了可靠性分析的拟蒙特卡洛方法。