基于精度进化原理的球面滚子圆柱螺旋直线沟槽循环研磨精度创成机理及形、性调控机制
批准号:
52075381
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈光
依托单位:
学科分类:
加工制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈光
中文摘要
球面滚子是风电等重要装备领域调心滚子轴承的核心元件。针对高精度调心滚子轴承制造瓶颈“球面滚子径向尺寸一致性差”,提出一种基于精度进化原理的球面滚子圆柱螺旋/直线沟槽循环研磨新方法。通过径向尺寸比较实现材料选择性去除,结合外循环,实现球面滚子批量加工高径向尺寸一致性。以滚动面与研具螺旋槽工作面“十字交叉”接触线为发生线,通过自旋主运动和螺旋进给运动实现球面滚子滚动表面的超精密研磨;分析研具沟槽工作面磨损与球面滚子径向尺寸和轴截面廓形演化规律,提出基于精度进化的球面滚子控形工艺策略;通过滚子与研具沟槽工作面之间的滚压强化及材料去除耦合机制,实现球面滚子高表面完整性加工。在解决“基于运动创成及精度进化的球面滚子几何精度创成机理”等关键科学问题的基础上,形成球面滚子批量加工高精度、高表面完整性精密加工新原理与技术体系。项目研究对突破国家高端装备轴承制造技术瓶颈具有重要的理论意义和工程应用价值。
英文摘要
Spherical roller is the key part of self-aligning roller bearing which is widely applied in wind power fields. In order to solve the bottleneck in manufacturing of high performance self-aligning roller bearing, that is, the poor consistent performance of the radial and axial profile dimensions, this project proposed a novel cylinder helix-straight grooves lapping approach based on accuracy evolution principle. Material of spherical roller can be selectively removed though the comparison of radial and axial profiles, meanwhile, by combining the circulation process in the lapping system, high consistent performance for radial and axial profile dimensions of spherical roller can be achieved. In the project, ultra-precision machining of the profile of spherical surface can be achieved by the self-rotation and helix feed movement of the crossed type contact lines. The geometry control strategies will be proposed according to the accuracy evolution theory, based on the analysis of the evolution laws of the wear of the machining surfaces of the lapping grooves and the radial and axial profile dimensions. High surface integrity of spherical roller can be achieved by combined mechanisms of material removal and surface rolling by the relative movement of spherical roller and lapping grooves. The critical science problems such as the formation mechanism of geometrical accuracy of spherical roller based on the movement formation and accuracy evolution will be studied in this project. The novel principle and technology system for batch precision-machining of spherical rollers with high geometrical accuracy and high surface integrity will be developed. The project has a great theoretical and engineering application meaning for solving the bottleneck of bearing manufacturing technology for high performance mechanical equipment.
本项目面向国家高端轴承重大战略需求,针对球面滚子径向尺寸一致性差的技术瓶颈问题展开深入研究,提出了基于精度进化原理的球面滚子轴套式循环研磨工艺方法,开发了球面滚子轴套式循环研磨试验样机。基于共轭接触理论解析了滚子滚动面与研具工作面共轭接触特性。根据自转理论与仿真分析结果,建立了各接触线处相对运动速度理论模型。采用基于影响系数法的有限长线接触理论,建立了球面滚子与研具工作面的接触理论模型,并通过有限元仿真法验证了该理论模型的可行性。通过最低能量原理与滚子滚动面材料去除机理,建立了球面滚子尺寸一致性演化模型,揭示了滚子尺寸一致性演化规律。通过原理验证试验证明了球面滚子轴套式研磨方法可实现高精度球面滚子加工,揭示了各工艺参数对滚子圆度误差、尺寸一致性和表面粗糙度的影响机制。.研磨后的球面滚子通过具有CMA、CNSA资质的国家轴承质量检验检测中心对精加工后的球面滚子进行检测检,测结果满足《JB/T 14579-2023 滚动轴承球面滚子》技术标准中 Ⅰ 级技术要求(目前行业水平不能批量生产 Ⅲ 级精度球面滚子)。.博士学位论文“高精度球面滚子精度进化加工理论与试验研究”荣获2024年第十四届上银优秀机械博士论文奖银奖(金奖空缺)。发表的滚子研磨成圆机理相关的学术论文荣获2023年度 IJAMT约翰·戴维斯最佳论文奖。.项目团队成员参与创办创进精工科技有限公司,致力于超高精度轴承滚子加工技术与装备产业化。天津大学将包含本项目技术成果在内的共计24项专利技术(经第三方评估机构评估,市场价值为人民币2949.05万元)作价入股天津创进精工科技有限公司,实施成果转化。.2024年团队的双创项目“超高精度轴承滚子精度进化加工技术及产业化”分别获第十三届中国创新创业大赛颠覆性技术创新大赛总决赛最高奖—优胜项目奖、第六届天津大学“海棠杯”校友创新创业大赛全国总决赛特等奖和最佳人气奖等多个奖项。.项目成果为提升我国高性能调心滚子轴承的制造水平提供了理论和创新工艺支撑,培养了从事该领域研究的具有创新思维的高科技人才。
CFRP/钛合金叠层超声辅助螺旋铣孔表面性状形成机理
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批准号:51575384
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2015
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负责人:陈光
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依托单位:
钛合金超高应变率材料模型及其切削机理研究
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批准号:51205284
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2012
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负责人:陈光
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依托单位:
国内基金
海外基金