軸承作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的“關(guān)節(jié)”,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著舉足輕重的地位。軸承滾動(dòng)體是軸承中最核心的零部件,其制造質(zhì)量直接決定軸承運(yùn)行性能。而鋼球作為最常用的一種軸承滾動(dòng)體,對(duì)其檢測(cè)水平的提升能促進(jìn)軸承行業(yè)的快速發(fā)展。作為鋼球加工生產(chǎn)的首道工序,冷鐓成型至關(guān)重要,必須使用有效手段加以監(jiān)控。冷鐓力的信號(hào)特征可以反映鋼球冷鐓機(jī)的生產(chǎn)狀態(tài),但目前所使用的測(cè)力傳感器存在一定的局限性,不能完全滿足冷鐓力測(cè)量中對(duì)重載、高動(dòng)態(tài)和三維力測(cè)量的要求。因此,展開了鋼球冷鐓成型用支撐式PVDF三維力傳感器的研究。首先,建立了鋼球冷鐓機(jī)上模的運(yùn)動(dòng)規(guī)律數(shù)學(xué)模型,利用DEFORM仿真軟件對(duì)鋼球冷鐓過程進(jìn)行計(jì)算和分析,獲得了冷鐓成型過程中冷鐓機(jī)底模的實(shí)時(shí)載荷信號(hào),發(fā)現(xiàn)了底模載荷的內(nèi)在變化規(guī)律,證明了通過提取底模載荷信號(hào)來監(jiān)測(cè)鋼球冷鐓成型質(zhì)量的可行性。其次,針對(duì)鋼球冷鐓成型過程中的底模載荷信號(hào)的特點(diǎn),對(duì)比了不同壓電材料的特性,選取了適合的力敏元件。結(jié)合PVDF壓電薄膜三維力測(cè)量原理、力敏元件布局分析、傳感器并聯(lián)分載原理和PVDF壓電薄膜面域分割技術(shù),運(yùn)用理論分析和ANSYS仿真分析相結(jié)合的方法,完成了鋼球冷鐓成型用支撐式P... 

【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋼球常用檢測(cè)方法

?岢小⒏叩禱?埠突?魅酥岢�、肪i韁岢械榷愿咝閱苤岢懈智虻鬧柿懇?蟆?因此，迫切需要開展冷鐓過程中高性能軸承鋼球的組織性能控制技術(shù)研究，從而揭示鋼球冷鐓成型過程中其內(nèi)部應(yīng)力變化及分布規(guī)律。冷鐓機(jī)床正朝著多工位、快節(jié)奏、自動(dòng)化方向發(fā)展，加工速度高，生產(chǎn)能力可達(dá)幾百粒/分鐘，增加了冷鐓力動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量難度。大量仿真分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，鋼球冷鐓成型時(shí)瞬時(shí)承受重載、強(qiáng)沖擊載荷作用，因此重載測(cè)量也是需要解決的技術(shù)問題[31]。坯料在整個(gè)鐓制過程中的受力是實(shí)時(shí)改變的，冷鐓開始時(shí)坯料同模具是線接觸的，如圖1.2所示，主要受模具同料段接觸部分沿沖頭方向的單向壓力作用，隨著坯料的變短變粗直至逐漸充滿模具型腔，坯料逐漸受到圓形模具型腔表面的約束力，所以坯料的受力狀況由開始的單向壓力狀態(tài)變化為多向壓應(yīng)力狀態(tài)，因此無形之中增加了多維力測(cè)量和監(jiān)控的難度[32]。圖1.2鋼球模具受力圖載荷信號(hào)在沖壓過程監(jiān)測(cè)和故障診斷方面起著重要的作用。分析載荷信號(hào)的波形變化不僅能判斷沖壓過程的實(shí)時(shí)狀態(tài)，而且還能有效預(yù)測(cè)出鋼球成品的質(zhì)量。Koh和L.Capan分析載荷信號(hào)監(jiān)測(cè)車身曲板生產(chǎn)過程[33]。J.H.Jin和J.J.Shi分將應(yīng)變傳感器安裝在壓力機(jī)支柱上采集正常工況下的應(yīng)變信號(hào)（間接反應(yīng)載荷信號(hào)）的波形，以壓力機(jī)的曲軸角度作為參考軸X，將一個(gè)沖壓循環(huán)分成兩個(gè)工位的信號(hào)[34]。Q.He通過基于時(shí)頻流形的稀疏信號(hào)重構(gòu)對(duì)滾動(dòng)軸承故障特征增強(qiáng)進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了特征提取和載荷信號(hào)的識(shí)別[35]。上海交通大學(xué)的董亦非對(duì)沖壓波形監(jiān)測(cè)并研究了鑒別算法，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的分析和特征提取[36]。韓國(guó)大學(xué)的J.H.Kim等研究了復(fù)雜鍛造過程的信號(hào)分析故障質(zhì)量監(jiān)測(cè)[37]。浙江大學(xué)的雷勇教授通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)多工位鍛造過程中的載荷信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了丟

蚶滹娉尚陀彌С攀絇VDF三維力傳感器研究6中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)化的一維傳感器，利用四周高剛度彈性體并聯(lián)中間低剛度彈性薄片結(jié)構(gòu)和截面突變結(jié)構(gòu)分別設(shè)計(jì)測(cè)力平臺(tái)對(duì)切削分力Fx和Fy與Fz的敏感元件。馬振政[49]設(shè)計(jì)了炸藥裝藥PVDF應(yīng)力傳感器，通過落錘實(shí)驗(yàn)研究了傳感器的頻率響應(yīng)特性，并進(jìn)行了實(shí)際模擬研究。孫宏帥[50]等運(yùn)用壓電薄膜的優(yōu)良?jí)弘娞匦�，制成了螺旋形懸臂梁結(jié)構(gòu)的地震檢波器，為PVDF的應(yīng)用開拓了新思路。課題組成員沈文眾[51]和張琦[52]分別對(duì)鋼球冷鐓成型運(yùn)動(dòng)展開了研究，并設(shè)計(jì)了壓電薄膜一維力傳感器（見圖1.3），實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼球冷鐓時(shí)的軸向力的測(cè)量，但該傳感器不能實(shí)現(xiàn)多維力測(cè)量。圖1.3壓電薄膜一維力傳感器1.2.3傳感器靜動(dòng)態(tài)標(biāo)定一種新型的傳感器在設(shè)計(jì)制造完成后，需要對(duì)其設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。修理后或定期應(yīng)對(duì)傳感器的主要性能指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)，使其性能達(dá)到最佳狀態(tài)。以較高等級(jí)的儀器設(shè)備為評(píng)定依據(jù)，對(duì)傳感器的靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，這個(gè)過程就是傳感器的靜、動(dòng)態(tài)標(biāo)定[53]。靜態(tài)標(biāo)定時(shí)，對(duì)被標(biāo)傳感器施加的載荷是恒定的靜態(tài)力，施加在不同靜態(tài)力，測(cè)試被標(biāo)傳感器在不同力下的變形規(guī)律，從而確立傳感器的靜態(tài)特性。研究傳感器的靜態(tài)特性主要考慮隨機(jī)變化和非線性(線性誤差)等的影響因素。力傳感的靜態(tài)性能指標(biāo)有靈敏度、線性度、重復(fù)性、遲滯性和精度等[54]。目前，傳感器靜態(tài)標(biāo)定的方法己趨于成熟，但此方法不足之處在于只能得出被標(biāo)傳感器的靜態(tài)靈敏度及相關(guān)特性參數(shù)，適用于標(biāo)定應(yīng)變式或壓阻式等低頻特性好的壓力傳感器。而對(duì)于壓電式ICP型或高阻抗輸出型的傳感器而言，由于這類傳感器構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)的低頻特性不夠理想[55,56]，因此，采用靜態(tài)標(biāo)定時(shí)這類傳感器往往會(huì)出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象。用靜態(tài)標(biāo)定法無法?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航空軸承鋼的發(fā)展及熱處理技術(shù)[J]. 劉洪秀,于興福,魏英華,劉天明,高悅.  航空制造技術(shù). 2020(Z1)
[2]機(jī)器視覺在軸承檢測(cè)中的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 張明輝,王建武,張文,王廣忠.  機(jī)床與液壓. 2019(23)
[3]踐行可靠性系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)軸承行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[J]. 盧剛.  軸承. 2019(01)
[4]軸承無損檢測(cè)和失效分析方法研究[J]. 李昭昆,陳翠麗,董漢杰.  無損探傷. 2018(06)
[5]鋼球表面缺陷檢測(cè)方法綜述[J]. 周杭超,董晨晨,陳鋒,程力,吳淳杰,翁海舟.  裝備制造技術(shù). 2018(10)
[6]鋼球平底孔超聲直探頭接觸法檢測(cè)研究[J]. 濮海明,王哲,康宜華,華飛.  軸承. 2018(09)
[7]PVDF壓電薄膜傳感特性研究[J]. 丁貝貝,吳先梅,韓星晨,陳家熠.  壓電與聲光. 2018(02)
[8]大采高采煤機(jī)低速重載軸承動(dòng)態(tài)特性研究[J]. 趙麗娟,李超君.  現(xiàn)代制造工程. 2015(09)
[9]軸承鋼球的失效分析[J]. 梁華,劉傳銘,王浩.  金屬加工(熱加工). 2015(11)
[10]滾動(dòng)體加工工藝技術(shù)與裝備發(fā)展方向[J]. 張永乾.  軸承. 2015(04)

博士論文
[1]多工位高速冷鐓成形機(jī)理及其設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 肖志玲.機(jī)械科學(xué)研究總院 2015
[2]新型軸用并聯(lián)壓電式六維大力傳感器的研究[D]. 李映君.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]爆炸沖擊波動(dòng)態(tài)測(cè)量壓電式壓力傳感器研究[D]. 楊聰.濟(jì)南大學(xué) 2019
[2]基于PVDF壓電薄膜的壓電地震檢波器研究[D]. 孫宏帥.吉林大學(xué) 2018
[3]基于PVDF壓電薄膜的高頻切削力信號(hào)傳感器研制[D]. 張鈺忻.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]基于機(jī)器視覺的鋼球表面缺陷檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 常曉剛.山東理工大學(xué) 2017
[5]力傳感器自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)研究[D]. 顏馨郁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[6]炸藥裝藥PVDF應(yīng)力傳感器設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[D]. 馬振政.南京理工大學(xué) 2016
[7]基于反射式光纖傳感器的圓柱度測(cè)量技術(shù)研究[D]. 賀維.西安工業(yè)大學(xué) 2014
[8]鋼球冷鐓機(jī)壓電薄膜力傳感器研究[D]. 張琦.濟(jì)南大學(xué) 2014
[9]基于壓電效應(yīng)的鋼球冷鐓成形在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[D]. 沈文眾.濟(jì)南大學(xué) 2011
[10]基于光纖傳感技術(shù)的鋼球表面缺陷檢測(cè)研究[D]. 張永奎.濟(jì)南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3545379