基于Archard理论的滚珠丝杠磨损预测.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加工技术No．22016年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2016文章编号：1001—2265(2016)02—0054—06DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2016．02．016基于Archard理论的滚珠丝杠磨损预测徐向红，汤文成，俞涛，殷铭(1．东南大学机械工程学院，南京211189；2．沙洲职业工学院机械动力工程系，江苏张家港215600)摘要：在数控机床等自动化设备中，滚珠丝杠副具有相对封闭结构特性。为了研究其磨损特

2、性，基于Archard模型的增量形式建立了滚珠丝杠副的磨损模型，并通过分析滚珠丝杠副运转过程中的接触变形和接触角的变化，求出接触点的相对速度。考虑到轴向载荷、接触面间的相对速度、离心力和陀螺力矩的影响，推导出滚珠丝杠副磨损后的轴向位移，用数值方法得到了滚珠丝杠副的磨损规律，同时在试验台上进行了实验验证。实验结果表明，在滚珠丝杠副运行中的黏着磨损阶段，磨损模型的理论值与实测值吻合较好，所建立的滚珠丝杠副磨损模型能够反映黏着磨损阶段的实际磨损变化规律。关键词：滚珠丝杆副；磨损模型；黏着磨损；磨损预测；Archard中图分类号：TH132．1；TG506

3、文献标识码：AWearPredicti0nOfBallScrewUsingArchardSModelXUXiang·hong，TANGWen—cheng，YUTao，YINMing(1．SchoolofMechanicalEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing211189，China；2．DepartmentofMe-chanicalEngineering，ShazhouProfessionalInstituteofTechnology，ZhangjiagangJiangsu215600，China)Abst

4、ract：ThestructureofballscrewsiSrelativelyclosedintheCNCmachinetoolsandotherautomatione—quipment．BasedontheincrementalformatofArchardmode1．theweal-modelofballscrewsisestablishedtostudythewearcharacteristics，andtherelativespeedsofthecontactpointcanbeobtainedthroughvariablecontac

5、tdeformationandCOntactangleofabal1screw．Takeintoaccounttheinfluenceoftheaxialload．therelativevelocitybetweentwocontactsurfaces，centrifugalforceandgyroscopicmoment，theaxialdisplace—mentofabal1screwafterweal"canbecalculated．Thewearingrulesofballscrewareachievedusingnumer．icalana

6、lysisandtheyareverifiedbyexperiment．Theresultsshowthatthepredictionsofthewealmodelareingoodagreementwiththetestresultsinadhesiveweal?oftheballscrew．Keywords：ballscrews；weal"model；adhesiveweal"；weal"prediction；Archard滚珠丝杠副中的磨损主要源自滚珠与丝杠和螺母0引言滚道的滑动摩擦⋯。由于滚道表面不同位置的线速度滚珠丝杠副在数控机床等自动化

7、设备的系统中起与到丝杠轴线的距离成正比，且滚珠在绕丝杠轴线旋着关键作用，由于滚珠与丝杠和螺母之间都是紧密接转的同时还相对接触面的法线自转，因此滚珠与丝杠触并有相对运动，运行中必然会导致磨损，使整个系统和螺母滚道表面的接触点上的线速度不可能完全相振动加大、精度降低。由于磨损现象复杂多样，很难准等，滚珠与滚道必然会产生相对滑动。由于滚珠丝杠确预}贝0滚珠丝杠副的寿命，而试验探索的代价较高，结副是个相对封闭的装置，在工作中很难直接观测内部果也不尽如人意。高速精密滚珠丝杠副的磨损问题已参数的变化，必须借助运动学分析获得相关参数，进而经成为国内急需解决的关键

8、技术，严重制约了相关行建立滚珠丝杠副的磨损与载荷、接触面相对速度之间业的发展，目前对于滚珠丝杠副的研究重点集中在运的关系引