滚动直线导轨热变形对接触刚度的影响

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.08.014

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (8): 1139-1143.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.08.014

滚动直线导轨热变形对接触刚度的影响

张耀满，郑伟

(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2018-07-17 修回日期:2018-07-17 出版日期:2019-08-15 发布日期:2019-09-04
通讯作者: 张耀满
作者简介:张耀满(1972-)，男，辽宁辽中人，东北大学副教授，博士.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51575092)；辽宁省教育厅项目(L20150184).

Influence of Thermal Deformation of Rolling Linear Guide on Contact Stiffness

ZHANG Yao-man， ZHENG Wei

School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2018-07-17 Revised:2018-07-17 Online:2019-08-15 Published:2019-09-04
Contact: ZHANG Yao-man
About author:-
Supported by:
-

摘要/Abstract

摘要： 以HSR15A滚动直线导轨为研究对象，基于赫兹接触理论，分析了滚动直线导轨在考虑预载和热变形情况下的弹性受力变形，建立了滚动直线导轨结合面变形的几何关系，从而推导出结合面热变形对接触刚度影响的理论模型.通过有限元软件仿真分析了滚动直线导轨在不同垂直载荷下的温度分布，以及热变形对滚动直线导轨刚度的影响规律.分析结果表明:随着垂直载荷的增大，滚动直线导轨上滚道刚度逐渐增大，下滚道刚度逐渐减小，等效刚度也逐渐减小;热变形可以使滚动直线导轨刚度减小，且随着载荷的增加热变形对刚度的影响越来越显著.

关键词: 滚动直线导轨, 接触刚度, 热变形, 理论模型, 垂直载荷

Abstract: Taking an HSR15A rolling linear guide as a research object， its elastic deformation under the conditions of pre-loading and thermal deformation is analyzed on the basis of Hertz contact theory. The geometric relationship of the deformation of the rolling linear guide’s joint surfaces is established， and the theoretical model for the influence of thermal deformation of joint surfaces on contact stiffness is derived. The temperature distribution of the rolling linear guide under different vertical loads and the influence of thermal deformation on the guides’s stiffness are analyzed by using the finite element software. The results show that with the increase of vertical load， the stiffness of the upper raceway increases gradually， while the stiffness of the lower raceway decreases and the equivalent stiffness decreases also; the stiffness of the rolling linear guide can be reduced by thermal deformation， and the influence of the thermal deformation on the stiffness becomes more and more significant with the increase of vertical load.

Key words: rolling linear guide, contact stiffness, thermal deformation, theoretical model, vertical load

中图分类号:

TK730.3

张耀满，郑伟. 滚动直线导轨热变形对接触刚度的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(8): 1139-1143.

ZHANG Yao-man， ZHENG Wei. Influence of Thermal Deformation of Rolling Linear Guide on Contact Stiffness[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2019, 40(8): 1139-1143.

参考文献

[1]Zou H T，Wang B L，Wang F F.Heat generation and transfer of linear rolling guides under starved lubrication［J］.Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology，2016，3(5):4861-4865.
[2]Zhang J，Feng P，Chen C，et al.A method for thermal performance modeling and simulation of machine tools［J］.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，68(5/6/7/8):1517-1527.
[3]Lee S，Yoo J，Yang M.Effect of thermal deformation on machine tool slide guide motion［J］.Tribology International，2003，36(1):41-47.
[4]Cheng D，Yang W，Park J，et al.Friction experiment of linear motion roller guide THK SRG25［J］.International Journal of Precision Engineering and Manufacturing，2014，15(3):545-551.
[5]张耀满，刘春时，谢志坤，等.数控机床直线滚动导轨结合面有限元分析［J］.制造技术与机床，2007(7):75-78.(Zhang Yao-man，Liu Chun-shi，Xie Zhi-kun，et al.Finite element analysis of linear rolling guide surface of CNC machine tool ［J］.Manufacturing Technology and Machine Tools，2007(7):75-78.)
[6]Mahdi R，Stephan K，Friedrich B.Experimental investigations on stick-slip phenomenon and friction characteristics of linear guides［J］.Procedia Engineering，2015，100:1023-1031.
[7]Zou H T，Wang B L.Investigation of the contact stiffness variation of linear rolling guides due to the effects of friction and wear during operation［J］. Tribology International，2015，92:472-484.
[8]Shaw D，Su W L.Stiffness analysis of linear guideways without preload［J］.Journal of Mechanics，2013，29(2):281-286.
[9]孙伟，孔祥希，闻邦椿，等.直线滚动导轨的Hertz接触建模及接触刚度的理论求解［J］.工程力学，2013，30(7):230-234.(Sun Wei，Kong Xiang-xi，Wen Bang-chun，et al.Hertz contact modeling of linear rolling guide and theoretical solution of contact stiffness［J］. Engineering Mechanics，2013，30(7):230-234.)
[10]Ohta H，Tanaka K.Vertical stiffness of preloaded linear guideway type ball bearings incorporating the flexibility of the carriage and rail［J］.Journal of Tribology，2010，132(1):011102-1-9.

[1]	姜世杰，胡科，陈丕峰，战明. 熔丝成型制品三维表面粗糙度的理论与实验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(9): 1290-1297.
[2]	毕梦园，谢仁义，张艺凡，衣海龙. CoCrFeNi高熵合金组织演变规律及再结晶动力学[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 933-938.
[3]	姜世杰，胡科，陈丕峰， SIYAJEU Yannick. 熔丝成型薄板表面粗糙度理论模型与实验验证[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(7): 980-986.
[4]	陈勇，文光奇，张晓明，丁桦. 高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 325-332.
[5]	姜世杰，陈丕峰，孙明宇，董天阔. 振动场下FFF热熔喷头内熔体表观黏度的理论研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(3): 395-401.
[6]	马廉洁，左宇辰，王馨，杨登峰. 氧化锆陶瓷车削刀具磨损机理及理论模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(7): 955-961.
[7]	康程铭，赵春雨，付立新. 基于物理建模法的加工中心主轴热误差建模[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(4): 528-533.
[8]	周云光，董彪，岳新伟，谭雁清. 牙科氧化锆陶瓷微尺度磨削力研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(4): 557-562.
[9]	马廉洁，蔡重延，毕长波，张力. 车削氟金云母陶瓷脆性破碎机理及表面粗糙度模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(2): 239-244.
[10]	王晓冬，张磊，巴德纯，陶继忠. 复合分子泵牵引级螺旋槽深对压缩比的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(10): 1437-1440.
[11]	高飞，刘振宇，于福晓. 超纯铁素体不锈钢热变形过程中的析出行为[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(1): 44-48.
[12]	马彪，宋艳磊，郑建军，李长生. 50Mn18Cr4V无磁钢的热变形行为[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2014, 35(8): 1128-1132.
[13]	赵阳，袁晓云，陈礼清，刘相华. S38MnSiV非调质钢热变形行为及组织演变[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2013, 34(9): 1244-1247.
[14]	王春霞;于福晓;赵骧;左良;. 半连续铸造Al-15Si合金热压缩变形流变应力行为[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(6): 827-831.
[15]	曹宇;邸洪双;马天军;张敬奇;. 800H合金热变形行为研究[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2012, 33(2): 213-217.

滚动直线导轨热变形对接触刚度的影响

Influence of Thermal Deformation of Rolling Linear Guide on Contact Stiffness

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价