基于AMESim的轴承压装机液压系统仿真分析

郑辉+刘树骏+孙超+袁国腾+李量

摘 要：一种用于滚动轴承装配的专用压装机，其采用冷压方式将轴承压装到工件上。根据液压系统原理图建立AMESim模型，对其进行参数设定和仿真，最后对设定的参数进行改进优化。

关键词：轴承压装机；液压系统；AMESim；动态响应

1 轴承压装的工艺过程

滚动轴承压装由轴承压装机完成，其基本工艺过程为：工作人员将工件定位，设备启动，液压缸下行，延迟设定的时间后，液压缸上行，压装结束。根据滚动轴承压装的工艺过程，进行运动学分析，确定工艺装备的技术参数。

2 滚动轴承压装力计算

滚动轴承压装前，首先应根据轴承及与之配合的工件材料、配合尺寸，计算轴承的最小压入力。选择某工程用深沟球轴承61834，将其外圈压装到轴承座上作为研究对象进行力学分析，根据压入力计算公式得出压入力F=3713 N。

3液压系统AMESim仿真

AMESim提供了系统工程设计一个完整的平台，在此基础上工程技术人员可以建立复杂的机电液系统模型。本文假设轴承压装过程为线性弹性变化，然后采用AMESim软件进行仿真分析。

3.1 液压系统AMESim建模

对压装机的液压系统图建立AMESim模型，模型如图1所示。

图1 液压系统AMESim模型

3.2 液压系统AMESim参数设定

电机转速为1000r/min；恒流量液压泵的排量为20mL/r，转速为1000r/min；比例伺服阀最大流量15 L/min；液控单向阀最大流量15 L/min；调定溢流阀压力7MPa；弹簧最大刚度为177000N/m；轴承压装位移22mm；液压缸内径60mm，活塞杆直径35 mm。

3.3 AMESim仿真结果分析

参数设置后运行仿真模型得出液压缸输出压力、轴承所需压装力与时间的关系曲线，如图2所示。

图2 液压缸输出压力与轴承所需压装力

图3 Bode图

由图2可以得出，输入信号采用正弦信号，液压缸输出压力较为平缓；在轴承压装位移达到22mm之后，液压缸最终调定输出压力为轴承所需压装力的3.8倍（液压缸最大输出压力为轴承所需压装力的5倍），即各项参数设定符合设备压装要求。

在AMESim中选择线性分析模型，设置仿真时间0.4s，设置输入信号为控制量，活塞位移为观测量，起始频率1 Hz，终止频率1000 Hz，进行仿真，得出频率响应的Bode图，如图3所示。从Bode图中可以得出：相角裕度γ﹥0，幅值裕度Kg﹥0dB，并且两者都有一定的裕度，即判定该液压系统稳定。

4 结 论

本文简要介绍了轴承压装机的工作过程，根据轴承及其配合工件的材料和尺寸计算所需最小压装力，假定该压装过程为线性弹性变化，对轴承压装机的液压动力系统采用AMESim軟件进行动态响应仿真分析，得出系统压装力、压装位移的变化曲线及系统频率响应Bode图，曲线较准确地反应了轴承压装机实际工作过程，为后续液压系统设计优化及参数设定提供了理论支撑，对提高轴承压装机的精度具有较大的意义。

参考文献：

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