凸轮滚子系统 聊聊高速情况
凸轮轴转速高,带来的问题可以从两个角度来解析,惯性角度和频率角度。惯性角度:
从动件惯性力大小随转速升高,到一定值必然会超过弹簧力,导致滚子和凸轮短暂脱离,高频撞击带来疲劳点蚀,表面材料剥离脱落。
凸轮轴转速越高意味着滚子的惯性扭矩越高,如果凸轮对滚子的驱动力矩减去滚子的阻力矩达不到这个惯性扭矩,滚子就不是纯滚动,会打滑,造成擦伤,材料黏连,加速失效。
频率角度:
高频对弹簧影响很大,一是颤动,二是共振。
想象一个超长的弹簧,一端固定,另一端高频往复运动,运动不会瞬时同步传递到固定端,而是以波动的方式传递过去,再返回动端,过程中有衰减,作为增益叠加到动端的激励上,循环往复,形成颤动。
如果从动件做纯简谐运动,轴转一圈或半圈对应一个周期,频率远低于共振点不会激励弹簧。而实际很多情况从动件运动不是纯简谐,比如多项式,贝塞尔,梯形函数等等,这些周期运动表达成傅立叶级数,里面有些高频项在高转速下就可能接近弹簧固有频率,导致共振。
颤动和共振一方面使弹簧力衰减,导致滚子/凸轮飞脱,另一方面增加了弹簧动态应力,加速疲劳失效。
定量计算:
凸轮系统计算的复杂之处在于很难直观判断在哪个转速上,什么外载荷条件下,轴转到哪个角度的时候,哪些动态参数超出了设计值。有时候优化了一些参数,另一些又超标了。因此需要在360个转角,不同的转速/载荷组合下去反复验算,比如算最大赫兹应力对应高负载,而算飞脱转速就要低负载甚至空载了。这个过程涉及到大量的数值计算,有的参数比如飞脱转速需要迭代到收敛,手算很难,商业软件操作简单但灵活度不高,自己手动编程再跟商业软件和验证实验交叉对比最可靠。
挺好,开始上道了, 晚上才和朋友电聊过。他的朋友需要一个凸轮专业大拿,有偿帮忙解决一些关于凸轮方面的问题。我还想着在论坛上吼一吼来着。。 凸轮整个传动轴的扰度 也要考虑。 辰宇 发表于 2023-6-13 09:11
凸轮整个传动轴的扰度 也要考虑。
个人的一点理解,
凸轮一般在两侧支撑轴颈的正中间,两边挠度一样。
轴的弯曲疲劳风险正常远小于接触疲劳风险。
挠度影响轴承外沿锐边处,这里应力会大。
滑动轴承与轴颈间隙配合,外沿会磨损。
滚动轴承与轴颈过盈,但挠度大的位置会出现小缝隙,随着轴转动润滑油反复进出,拆解能看到局部会变色。 难,需要很多细致的设计,还需要强大加工制造能力的支持,任何一个环节弱了都不行
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