滾珠絲杠性能退化機制
滾珠絲杠性能退化機制
數(shù)控機床是加工制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)控制造技術(shù)是先進的制造技術(shù)之一，其水平直接反映了一個國家制造業(yè)的實力。制造業(yè)也是國計民生和國家安全的支柱產(chǎn)業(yè)。滾珠絲杠是數(shù)控機床不可缺少的關(guān)鍵部件，其性能狀態(tài)直接影響數(shù)控機床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。為了提高國內(nèi)數(shù)控機床的整體技術(shù)水平，確保制造業(yè)的健康發(fā)展，特別有必要研究滾珠絲杠的性能退化機制，并評估滾珠絲杠的性能退化過程。滾珠絲杠的使用壽命約為 10 年。性能逐漸下降，傳動精度逐漸下降，最終導致滾珠絲杠故障甚至報廢。為實時準確評價滾珠絲杠的性能狀態(tài)，制定智能維護計劃和備件計劃，分析磨損、振動和沖擊的影響因素，建立滾珠絲杠性能評價體系，具體工作如下：
對于滾珠絲杠的應(yīng)力分析，首先分析了不同結(jié)構(gòu)的接觸載荷特性、曲率變化、接觸區(qū)域摩擦特性和滾珠的應(yīng)力特性，研究了接觸應(yīng)力和摩擦扭矩對滾珠絲杠磨損、疲勞和振動的影響，并分析了滾珠的運動，揭示了滾珠絲杠性能退化的機制。
根據(jù)滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)、性能退化特點和工作過程，提出了滾珠絲杠性能退化評價的目的和原則，系統(tǒng)科學地分析了性能退化規(guī)律，并采用定性分析和定量分析相結(jié)合的方法實現(xiàn)了滾珠絲杠實時性能評價。
分析滾珠絲杠的精度參數(shù)和性能參數(shù)與性能的對應(yīng)關(guān)系，建立滾珠絲杠性能退化評價指標集，建立滾珠絲杠性能評價體系結(jié)構(gòu)和性能退化評價體系。
數(shù)控機床根據(jù)信號特性，建立滾珠絲杠性能退化試驗方案，確定振動傳感器、電流傳感器型號、采集系統(tǒng)等硬件。
利用動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立滾珠絲杠副性能退化評價模型，實現(xiàn)信號特征與絲杠副性能狀態(tài)的映射關(guān)系，分布對網(wǎng)絡(luò)預(yù)測精度有很大影響。
研究表明，滾珠準確提取性能退化特性，解決大量數(shù)據(jù)問題，建立動態(tài)聚類數(shù)據(jù)簡化算法，通過調(diào)整動態(tài)聚類閾值來調(diào)整評價精度和系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。
能量譜分析振動信號和電流信號的能量分布作為性能退化評價和電流信號的能量分布作為性能退化評價模型的輸入?yún)?shù)。同時，結(jié)合指標的定性分析，提高了性能退化評價的精度。
為了解決數(shù)控機床在工作過程中無法實時測量摩擦扭矩的問題，假設(shè)所有驅(qū)動電機輸出扭矩都用于克服摩擦扭矩，該方法建立了電流信號與摩擦扭矩之間的映射關(guān)系。將摩擦扭矩作為性能評價模型的輸入，以提高性能退化評價的精度。
根據(jù)性能退化和磨損程度的評價結(jié)果，建立了實用的智能維護模型。根據(jù)該模型，可以確定數(shù)控機床滾珠絲杠等關(guān)鍵部件的智能維護方案，合理制定備件計劃，有利于簡化維護成本和備件成本，有效提高數(shù)控機床的使用效率。
上述對提高滾珠絲杠的性能，減少維護維修成本和備件成本，有效提高數(shù)控機床的加工性能和效率，具有重要的理論意義和工程實用價值。
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