鄭輝+劉樹駿+孫超+袁國騰+李量

摘 要：一種用于滾動軸承裝配的專用壓裝機(jī)，其采用冷壓方式將軸承壓裝到工件上。根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖建立AMESim模型，對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和仿真，最后對設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：軸承壓裝機(jī)；液壓系統(tǒng)；AMESim；動態(tài)響應(yīng)

1 軸承壓裝的工藝過程

滾動軸承壓裝由軸承壓裝機(jī)完成，其基本工藝過程為：工作人員將工件定位，設(shè)備啟動，液壓缸下行，延遲設(shè)定的時間后，液壓缸上行，壓裝結(jié)束。根據(jù)滾動軸承壓裝的工藝過程，進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，確定工藝裝備的技術(shù)參數(shù)。

2 滾動軸承壓裝力計算

滾動軸承壓裝前，首先應(yīng)根據(jù)軸承及與之配合的工件材料、配合尺寸，計算軸承的最小壓入力。選擇某工程用深溝球軸承61834，將其外圈壓裝到軸承座上作為研究對象進(jìn)行力學(xué)分析，根據(jù)壓入力計算公式得出壓入力F=3713 N。

3液壓系統(tǒng)AMESim仿真

AMESim提供了系統(tǒng)工程設(shè)計一個完整的平臺，在此基礎(chǔ)上工程技術(shù)人員可以建立復(fù)雜的機(jī)電液系統(tǒng)模型。本文假設(shè)軸承壓裝過程為線性彈性變化，然后采用AMESim軟件進(jìn)行仿真分析。

3.1 液壓系統(tǒng)AMESim建模

對壓裝機(jī)的液壓系統(tǒng)圖建立AMESim模型，模型如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)AMESim模型

3.2 液壓系統(tǒng)AMESim參數(shù)設(shè)定

電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min；恒流量液壓泵的排量為20mL/r，轉(zhuǎn)速為1000r/min；比例伺服閥最大流量15 L/min；液控單向閥最大流量15 L/min；調(diào)定溢流閥壓力7MPa；彈簧最大剛度為177000N/m；軸承壓裝位移22mm；液壓缸內(nèi)徑60mm，活塞桿直徑35 mm。

3.3 AMESim仿真結(jié)果分析

參數(shù)設(shè)置后運(yùn)行仿真模型得出液壓缸輸出壓力、軸承所需壓裝力與時間的關(guān)系曲線，如圖2所示。

圖2 液壓缸輸出壓力與軸承所需壓裝力

圖3 Bode圖

由圖2可以得出，輸入信號采用正弦信號，液壓缸輸出壓力較為平緩；在軸承壓裝位移達(dá)到22mm之后，液壓缸最終調(diào)定輸出壓力為軸承所需壓裝力的3.8倍（液壓缸最大輸出壓力為軸承所需壓裝力的5倍），即各項參數(shù)設(shè)定符合設(shè)備壓裝要求。

在AMESim中選擇線性分析模型，設(shè)置仿真時間0.4s，設(shè)置輸入信號為控制量，活塞位移為觀測量，起始頻率1 Hz，終止頻率1000 Hz，進(jìn)行仿真，得出頻率響應(yīng)的Bode圖，如圖3所示。從Bode圖中可以得出：相角裕度γ﹥0，幅值裕度Kg﹥0dB，并且兩者都有一定的裕度，即判定該液壓系統(tǒng)穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

本文簡要介紹了軸承壓裝機(jī)的工作過程，根據(jù)軸承及其配合工件的材料和尺寸計算所需最小壓裝力，假定該壓裝過程為線性彈性變化，對軸承壓裝機(jī)的液壓動力系統(tǒng)采用AMESim軟件進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)仿真分析，得出系統(tǒng)壓裝力、壓裝位移的變化曲線及系統(tǒng)頻率響應(yīng)Bode圖，曲線較準(zhǔn)確地反應(yīng)了軸承壓裝機(jī)實際工作過程，為后續(xù)液壓系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化及參數(shù)設(shè)定提供了理論支撐，對提高軸承壓裝機(jī)的精度具有較大的意義。

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