​高频防爆振动电机的承载能力

高频防爆振动电机的承载能力

　　由于多滚珠有限元模型的滚珠和滚道之间在加载前可能存在微小的轴向间隙而不会产生接触，此时若在一个分析步中直接将全部的轴向载荷施加在模型上时，瞬间的大载荷会使滚珠产生刚体位移或者瞬间变形量太大导致计算无法收敛。因此需先建立一个分析步，在这个分析步中先施加很小的轴向负载，这样就可以保证滚珠与滚道面正常的接触，接着在一个分析步中缓慢增加至全部载荷，在一个分析步保持。

　　在施加载荷过程中需要注意的是，在高频防爆振动电机公称直径一定的情况下，滚珠直径的大小也会影响着有效承载滚珠数，因此不同的滚珠直径，施加的载荷大小也是不同的。因为高频防爆振动电机和螺母是对称切割的，因此需在左右切割面加对称约朿；丝杠杆的左端要全约束；为了防止螺母翻转，需在其上表面限制y方向的平动自由度；滚珠不需要限制自由度，靠接触和微小摩擦就可约朿其刚体位移。

　　每个滚珠与丝杠滚道的接触处应力应变都大于滚珠与螺母滚道的接触处应力应变，即滚珠与丝杠滚道的接触更危险，更易失效，这与理论分析结果一致。滚珠所受应力要远远大于滚道所受应力，因此滚珠的材料要优于滚道材料，即要尽量提高滚珠材料的屈服强度和抗塑性变形能力。应力都是发生在接触面下的某一位置，也就是说首先屈服的位置一定在接触面下，以接触面下大切应力超过屈服极限作为屈服判断准则是正确的。

　　极限承载能力是指在航天工况下精密高频防爆振动电机抵抗短时高过载的能力。在航天器中，由于体积和重量的严格限制，航天器通常要求高频防爆振动电机能够在短时内在超出儿倍额定动载荷的负载下正常运行，此时滚珠和滚道面根本还未疲劳点蚀就因瞬时高负载而产生较大的塑性变形而失效，因此传统的滚珠和滚道面的疲劳破坏己不是主要失效模式，基于此的额定动载荷不能准确衡量此工况下的精密高频防爆振动电机的承载能力。经研究表明，滚珠或滚道面的塑性变形超过允许范围是短时高过载工况下的破坏失效原因，因此本文将基于大静态切应力和屈服准则，以塑性变形量的大小来衡量高频防爆振动电机的极限承载能力。