航空自润滑关节轴承装机启动力矩控制技术研究

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航空自润滑关节轴承(以下简称关节轴承)在飞机制造领域得到了广泛地应用。启动力矩是影响关节轴承的摆动灵活性和传动效率的重要指标之一,关乎飞机的安全性和服役寿命,在飞机制造中对装机(安装与固定)后的关节轴承启动力矩有严格要求,因此,合理控制关节轴承的启动力矩是关节轴承应用的关键技术之一。本文主要针对关节轴承的启动力矩数学模型、轴承与座圈孔的配合、轴承的翻边固定以及启动力矩检测等问题展开研究,揭示关节轴承装机启动力矩的变化及控制技术原理。本文的主要研究工作如下:分析了关节轴承启动力矩的产生机理,确定了关节轴承内部的衬垫与轴承内圈外表面分离的临界载荷,建立了轴承启动力矩数学模型;通过试验验证了所建立的数学模型的准确性,同时利用确定性系数分析了模型精度;定量研究了关节轴承结构参数以及衬垫的材料性能参数等对关节轴承启动力矩的影响规律,为后续启动力矩的研究提供了理论基础。提出了当量过盈的概念,并利用这一概念研究了关节轴承和座圈孔的配合关系对启动力矩的影响;构建了轴承与座圈孔配合的有限元数值仿真模型,研究了座圈孔的椭圆度和表面粗糙度对关节轴承启动力矩的影响规律,并通过关节轴承压装试验验证了这些规律;该研究成果对工程中确定关节轴承座圈孔的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度具有指导意义。将关节轴承翻边固定过程中轴承外圈V形槽外侧材料的变形,归纳为五种基本形态,分析了满足启动力矩控制要求的最佳变形状态,研究了不同翻边固定工艺参数对启动力矩的影响规律;为解决滚压翻边固定后轴承启动力矩变化较大的问题,改进设计了一种具有内锥面滚轮的翻边固定工具;基于正交试验设计和数值模拟方法,研究了该工具翻边固定时的下压力、下压量、滚轮公转转速以及下压速度对翻边固定质量的影响,获得了最佳的工艺参数组合。提出了全面评价关节轴承启动力矩的静态检测方法和数据处理方法;构建了关节轴承高频摆动摩擦磨损试验机的摆动系统的动力学仿真模型,揭示了摆动系统的惯性力矩对启动力矩动态在线检测精度的影响;编写了关节轴承启动力矩动态在线检测误差补偿程序,实现对轴承启动力矩动态检测的误差补偿。本文研究内容为关节轴承的设计和使用过程中启动力矩的合理控制提供了理论参考,具有重要的工程技术价值。
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