摘要：随着高端装备服役工况向极端复杂化发展,基于极端工况下轴承的设计、制造和服役等关键技术已成为进一步拓展高性能轴承应用领域的“卡脖子”难题。首先对轴承技术领域范围的极端工况及在极端工况下轴承各类失效形式进行了归纳和总结,分析了轴承在具体的极端温度环境中的服役行为及技术研究现状,针对轴承技术发展和现实需求提出氮化硅全陶瓷球轴承在极端工况下应用的技术优势,综述了氮化硅全陶瓷球轴承材料制备、轴承设计理论及精密加工涉及到的核心关键技术发展现状,最后对陶瓷轴承未来技术发展方向进行了展望。

摘要：为探究磨料对氮化硅陶瓷球精研加工的影响,从而提高氮化硅陶瓷球的表面质量和材料去除率,以基液种类、磨料种类和研磨盘转速为主要影响因素设计正交试验,并分析各因素对表面粗糙度Ra的影响程度。以表面粗糙度Ra和材料去除率为评价指标,通过单因素试验优化研磨参数。根据正交试验结果,得到精研加工过程中各影响因素对于表面粗糙度Ra的影响程度,从大到小排列依次为:磨料种类>基液种类>研磨盘转速。综合考虑陶瓷球精研加工的要求,确定最佳的研磨参数组合为:煤油基液、碳化硅磨料以及150 r/min的研磨盘转速。在金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铬和氧化铁这5种磨料中,氧化铁磨料修复粗研过后的氮化硅陶瓷球表面缺陷的效果最好。

摘要：为探究供油量对轴承振动及温升的影响,本实验对Si_(3)N_(4)全陶瓷深沟球轴承和钢制深沟球轴承开展控制变量实验,探究了深沟球轴承在干摩擦、湿润滑、持续供油条件下的振动及温升特性。结果表明,供油量对全陶瓷深沟球轴承振动及温升的影响程度随轴向载荷的增大而减小,随着轴向载荷增加,润滑后的陶瓷轴承表现出更优越的性能,适用的润滑油供油量范围也较钢制轴承更广,在相同的供油量条件下,陶瓷材质的轴承内圈比钢制轴承内圈的温升低约(5~8)℃,陶瓷轴承的外圈温升比钢制轴承外圈的温升低约(5~11)℃,但钢制轴承在较大供油量时温升下降幅度较大,与陶瓷材质轴承的温升差值减小。同时氮化硅全陶瓷深沟球轴承较钢制轴承在不同供油量条件下振动和温升均表现出更优越的性能。

摘要：针对大直径凸弧金刚石砂轮硬度高、表面形貌复杂、修整难度大以及修整弧形精度低的问题,提出了一种应用于大直径凸弧金刚石砂轮立式精密挤压修磨的砂轮修整方法,设计研发了大直径超硬凸弧砂轮立式在线精密修整装置。其基本原理是高强度金刚石凸弧修整轮自转并进行立式圆弧摆动形成约束圆弧面,通过金刚石凸弧修整轮与金刚石砂轮磨粒之间产生的挤压微磨削作用对金刚石砂轮进行精密修磨成型。对基本修整工艺规律进行了研究分析与初步试验探索。通过金刚石砂轮修整前后磨削全陶瓷球轴承内圈的沟道精度对比分析表明,该砂轮修整理论、修整装置与修整工艺能够实现大直径凸弧微粒度金刚石砂轮精密修整,并达到所需修整的精度要求。

摘要：针对圆弧形超硬砂轮修整难度大、修整精度低的问题,对树脂结合剂圆弧形金刚石砂轮进行了精密修整研究。设计制造了一种垂直式超硬砂轮圆弧修整器,通过修整试验研究了不同粒度的圆弧形砂轮在修整前后表面粗糙度、弧形精度、圆度、表面形貌的变化情况。砂轮修整前后对氮化硅陶瓷轴承套圈沟道进行了磨削,并测量了磨削后的轴承套圈沟形精度。研究结果表明:相比修整前,修整后砂轮表面粗糙度平均值由1.7318μm减小至0.7724μm,减小了55.4%;弧形精度平均值由33.6047μm减小至8.5276μm,减小了74.6%,修整后4个砂轮的弧形精度更加稳定,且随着砂轮粒度的减小,弧形精度略有减小趋势;砂轮圆度平均值由43.721μm减小至18.002μm,减小了58.8%,修整使大量新的磨粒露出。所设计的垂直式超硬砂轮圆弧形修整器可对圆弧砂轮进行精密修整,可改善圆弧形砂轮的弧形精度及圆度,修整后砂轮磨削的轴承套圈沟形精度得到了大幅提高。

摘要：针对全陶瓷球轴承刚度大,滚动体径向变形小于其尺寸误差,传统模型对其辐射噪声计算精度差的问题,考虑滚动体尺寸误差建立了适用于全陶瓷球轴承的动力学模型,并基于子声源分解理论对其辐射噪声特性进行了仿真分析与实验验证。结果表明,考虑滚动体尺寸误差的理论模型对全陶瓷轴承辐射噪声特性计算更为准确,滚动体尺寸误差会导致全陶瓷球轴承构件之间摩擦与撞击加剧,辐射噪声增大,且辐射噪声周向分布呈现明显不均匀性。全陶瓷球轴承球径差幅值与球径差幅值比的改变会影响承载滚动体与轴承套圈间相互作用情况,从而对辐射噪声周向分布造成显著影响。该研究为全陶瓷球轴承设计与辐射噪声分析提供了理论基础,对提升全陶瓷球轴承声学特性具有参考价值。

摘要：提出高速高精度电主轴温升预测模型,将有限元模型与试验数据相结合,精确预测不同工况下电主轴的温度场。建立电主轴流场、温度场有限元模型,分析冷却系统及润滑系统参数对电主轴温度场的影响;考虑电主轴运行速度、载荷,设计电主轴损耗测试方法,将测得的电主轴总损耗作为计算电动机、轴承生热依据;考虑冷却系统、润滑系统参数及环境条件对换热系数的影响,采用最小二乘算法,基于电主轴表面温度测试数据,优化电主轴换热系数,并将优化后的换热系数作为有限元模型的边界条件。建立170SD30-SY电主轴温升预测模型,将换热系数优化前后的温度场仿真数据分别与试验数据对比。结果表明,换热系数优化后的温升预测模型预测的精度提高了4.78%,提出的电主轴温升预测模型有较高的预测精度。

摘要：针对全陶瓷球轴承热变形小,在宽温域下轴承外圈与轴承座之间配合间隙变化较大的特点,建立了考虑温变配合间隙的全陶瓷球轴承-轴承座动力学模型。将轴承座与轴承外圈受热变形分别计算,并将不同温度下配合间隙作为边界条件对全陶瓷球轴承动态特性进行求解。以轴承工作温度、工作转速、初始配合间隙为变量对全陶瓷球轴承外圈振动情况展开参数化研究,并结合试验手段对模型精度加以验证。结果表明,考虑温变配合间隙的动力学模型能够准确模拟全陶瓷角接触球轴承在不同工作温度下的动态特性。随着工作温度的升高,全陶瓷球轴承振动整体呈现增大趋势,且振动幅度呈现非线性变化趋势。在全陶瓷球轴承外圈与轴承座配合处适当采用紧配合有助于减小高温下轴承外圈与轴承座之间配合间隙,提升变温工况下全陶瓷球轴承回转精度。研究工作可为全陶瓷球轴承状态分析提供参考,并为全陶瓷球轴承-转子系统优化设计提供理论依据。

摘要：针对预制混凝土构件非稳态下浇筑质量控制存在的质量偏差问题,提出了非稳态浇筑质量补偿控制方法。该方法从预制混凝土构件生产工艺流程出发,分析非稳态下浇筑质量控制存在偏差的原因和特点。据此,从浇筑构件的几何体质量模型和浇筑过程的浇筑质量模型两方面,基于数学推导建立并求解非稳态浇筑质量补偿控制模型。最后,采用实际浇筑生产数据开展实验验证。结果表明,设计的非稳态浇筑质量补偿控制方法能在较短的时间和距离内对浇筑质量偏差进行补偿,不仅可以提高预制混凝土构件浇筑精度,丰富浇筑质量控制相关理论,而且可以避免二次补料,节省工时。

摘要：三线结构光视觉传感器由于获取信息量大、测量速度快等特点被广泛应用于工业现场测量。为了实现传感器高精度、快速的现场标定,提出了一种基于支持向量机的三线结构光视觉传感器标定方法。首先,设计标定靶标;其次,采集靶标图像后提取特征点亚像素坐标值;再次,基于支持向量机方法建立特征点的图像坐标和三维空间坐标的映射模型;最后,将待标定点图像坐标输入映射模型,即可得到三维空间坐标,实现对三线结构光视觉传感器的直接标定。实验验证,Y轴、Z轴方向上的测量绝对误差均值分别为0.021 1 mm和0.015 0 mm,具有较高的标定精度,且该标定方法标定过程简单、快速,适合现场标定。