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滚动轴承摩擦力矩的试验数据分析

孟凡念  
【摘要】:摩擦力矩是滚动轴承重要的性能参量,滚动轴承的一些重要的性能指标如运转平稳度和精确度都受其影响。而一些特殊用途的轴承像卫星轴承、火箭轴承、飞行器轴承、风力发电轴承等对摩擦力矩的要求更高。几乎所有的机械产品都用到轴承,其质量性能的提高对整体机械性能产生重要影响,为了设计出优质的轴承,所以必须对摩擦力矩进行深入的研究。 滚动轴承由于受各种不确定因素的影响,其摩擦力矩呈现出一种随机的、非稳定的变化趋势,运用计算公式很难精确计算,而实际试验比较接近于工况条件,相对比较科学,所以本文采用实际试验来获得摩擦力矩的试验数据。试验方案是对KAT和KBT两种型号的滚动轴承在三种转速下进行摩擦力矩试验。在专用的试验仪器上采集摩擦力矩的时域信息,并对试验数据进行不确定性和非线性分析。 滚动轴承摩擦力矩概率分布和变化趋势规律都未知,属于乏信息系统。乏信息理论能够解决小样本或概率分布未知等乏信息类问题,在此用乏信息理论研究滚动轴承摩擦力矩试验数据的不确定性。其中包括:摩擦力矩的动态波动范围平均值Umean,熵等,并对研究结果进行分析,以揭示摩擦力矩的重要性质。研究表明:动态波动范围平均值Umean,熵值都随轴承转速的增大而增加。 摩擦力矩受一些非线性因素的影响,所以滚动轴承摩擦力矩呈现非线性,混沌理论能够很好的解决非线性问题,用混沌理论计算试验数据最大Lyapunov指数大于0,这表明滚动轴承摩擦力矩是混沌的,在此基础上研究其非线性量化参数关联维数以及盒维数,以用来分析滚动轴承摩擦力矩的非线性动力学问题。研究表明:关联维数具有饱和现象,这同样也可以判别出其试验数据是混沌的。另外,关联维数和盒维数也随轴承转速的增大而增加。 最后对不确定性和非线性评价结果进行灰关联分析,找出它们之间的量化关系。通过对滚动轴承摩擦力矩不确定性和非线性的灰置信水平计算,可以得出:从总体上,不确定性和非线性的灰置信水平比较高,都在80%以上。滚动轴承摩擦力矩的不确定性和非线性之间有着确定的灰关系。 本论文研究所用到的基本理论和方法技术具有通用性和可行性,乏信息理论和混沌理论符合滚动轴承摩擦力矩的不确定性以及非线性特征。通过对摩擦力矩试验数据进行分析更能够为研究滚动轴承摩擦力矩的不确定性和非线性特征奠定基础,这对提高轴承的寿命、精度等参数有重要的意义。


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