基于AMESim的軸承壓裝機液壓系統(tǒng)仿真分析

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，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，對其進行參數(shù)設定和仿真，最后對設定的參數(shù)進行改進優(yōu)化。

關鍵詞：軸承壓裝機；液壓系統(tǒng)；AMESim；動態(tài)響應

1 軸承壓裝的工藝過程

滾動軸承壓裝由軸承壓裝機完成，其基本工藝過程為：工作人員將工件定位，設備啟動，液壓缸下行，延遲設定的時間后，液壓缸上行，壓裝結束。根據(jù)滾動軸承壓裝的工藝過程，進行運動學分析，確定工藝裝備的技術參數(shù)。

2 滾動軸承壓裝力計算

滾動軸承壓裝前，首先應根據(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行力學分析，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)工程設計一個完整的平臺，在此基礎上工程技術人員可以建立復雜的機電液系統(tǒng)模型。本文假設軸承壓裝過程為線性彈性變化，然后采用AMESim軟件進行仿真分析。

3.1 液壓系統(tǒng)AMESim建模

對壓裝機的液壓系統(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)設定

電機轉速為1000r/min；恒流量液壓泵的排量為20mL/r，轉速為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仿真結果分析

參數(shù)設置后運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；在軸承壓裝位移達到22mm之后，液壓缸最終調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)設定符合設備壓裝要求。

在AMESim中選擇線性分析模型，設置仿真時間0.4s，設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，進行仿真，得出頻率響應的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 論

本文簡要介紹了軸承壓裝機的工作過程，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，對軸承壓裝機的液壓動力系統(tǒng)采用AMESim軟件進行動態(tài)響應仿真分析，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Bode圖，曲線較準確地反應了軸承壓裝機實際工作過程，為后續(xù)液壓系統(tǒng)設計優(yōu)化及參數(shù)設定提供了理論支撐，對提高軸承壓裝機的精度具有較大的意義。

參考文獻：

[1] 宋志安. MATLAB/Simulink機電系統(tǒng)建模與仿真[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社，2015.

[2]梁全，蘇齊瑩. 液壓系統(tǒng)AMESIM計算機仿真指南[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2014.

[3]鄭凱峰，陳思忠.比例閥控制非對稱液壓缸系統(tǒng)的非線性建模與仿真[J].液壓與氣動，2013（4） ：25 - 28.

[4] 付永領，祈曉野. AMESim系統(tǒng)建模和仿真—從入門到精通[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.