自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换的变转速滚动轴承故障诊断

针对短时傅里叶变换(STFT)中固定窗效应所导致的能量集中度不高的问题,提出了一种自适应窗口旋转优化短时傅里叶变换(AWROSTFT)的变转速滚动轴承故障诊断方法。通过变分模态分解(VMD)对原始振动信号进行降噪,并利用粒子群优化算法(PSO)解决了VMD参数选择困难的问题;利用切线思想对STFT中水平窗口自适应匹配一系列的旋转算子,使得窗口旋转方向接近甚至等于瞬时调频率,提高了时频表示的能量集中度;计算出谱峰检测法提取到的瞬时频率与转频的平均比值,将得到的结果与轴承的故障特征系数进行匹配,以此实现变转速工况下滚动轴承的故障诊断。仿真和实验的结果都表明,本文所提方法能够兼顾PSO-VMD和AWROST-FT的优势,通过切线思想自适应的旋转窗口使得信号与窗函数在全局上的夹角都为零,从而达到提高能量集中度和锐化时频脊线的目的,实现了变转速工况下滚动轴承的故障诊断。

考虑安装误差的弧齿锥齿轮凹凸齿面印痕修正

弧齿锥齿轮作为重型燃气轮机中关键的动力传动部件,其双向传动的运行特点对齿轮凹凸齿面的接触印痕提出了更高的质量要求。为了满足实际需求,通过建立齿面啮合模型,利用考虑安装误差的齿轮接触分析(error tooth contact analysis, ETCA)技术研究了一对弧齿锥齿轮凹面和凸面均为工作面时,接触印痕随安装误差变化的数值规律。同时,以齿面印痕的中点位置、长轴倾角和面积作为印痕参数化处理后的特征值,优化齿轮安装误差调整值,修正印痕的不合理之处,实现凹凸齿面印痕的一致性和重叠性。滚检实验验证了模拟印痕的准确性,该修正规律可以为弧齿锥齿轮副的安装调整提供理论依据。

电驱动矿用自卸车轮毂驱动系统动态疲劳可靠性分析

针对在设计阶段无法准确评估实际载荷下轮毂驱动系统可靠性的问题,提出了一种适用于设计阶段的轮毂驱动系统可靠性评估方法。以额定设计静载荷代替实际随机载荷,计算了轮毂驱动系统各个齿轮副动态疲劳可靠性。并通过Romax Design软件模拟试验了实际载荷下的轮毂驱动系统各个齿轮副的疲劳损伤与可靠性,验证了此方法的可行性,为轮毂驱动系统的可靠性设计提供了理论依据和实际试验指导。

弧齿锥齿轮复合磨粒磨削性能仿真与分析

弧齿锥齿轮的磨削加工是非线性和动态的复杂过程,利用有限元法仿真磨削过程对探究弧齿锥齿轮复杂磨削机理具有重要意义。基于Johnson-Cook力-热耦合材料本构方程,建立复合磨粒磨削有限元仿真模型,对比分析在不同磨削速度、磨削深度及磨粒间距时齿面温度场、磨削力和磨粒磨损的变化情况,并通过实验验证了模拟的结果。研究结果表明:影响磨削表面性能的最主要因素是磨削深度,复合磨粒干涉作用对齿面温度场的影响及产生的磨削振动是不可忽视的,这为弧齿锥齿轮磨削表面性能研究和实际加工提供了理论指导。

基于改进综合因子分配法的行星减速器可靠性分配

系统可靠性设计在很大程度上决定了某轮毂驱动系统中行星减速器的使用寿命,针对研发阶段可靠性分配结果确信度不高和分配深度不够的问题,基于改进失效模式影响与危害性分析(Failure Mode Effects and Criticality Analysis,FMECA)和次序统计量理论,提出了一种行星减速器的可靠性分配方法。分析了行星减速器的基本特征,提出了带有失效正相关修正算子的FMECA公式,表征了子系统复杂度和失效发生度随失效相关程度同向变化的特征。基于Gumbel Copula函数和次序统计量理论建立了可靠性分配模型,为行星减速器的零部件分配了可靠性设计指标。对比不同方法得出的子系统可靠性分配权重,结果显示,由于采用了失效正相关修正算子而且从失效敏感环节角度评估了子系统复杂度,提出的方法得到的分配结果确信度更高,并且该方法实现了更深层次的可靠性分配,对提升行星减速器的使用寿命有一定的帮助。

弧齿锥齿轮参数建模及有限元接触分析

针对高精度弧齿锥齿轮在啮合过程中齿面接触动态变化问题,分析了弧齿锥齿轮齿面加工原理,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,计算创建模型所需要的齿面离散点方程,准确求解出齿面各点的坐标,建立了弧齿锥齿轮的三维模型。构建弧齿锥齿轮有限元模型,采用瞬态动力学模块分析弧齿锥齿轮啮合过程中齿面接触应力的动态变化,得到弧齿锥齿轮大轮凹面接触印痕,与实验得到的弧齿锥齿轮大轮齿面接触印痕进行对比分析。结果表明,仿真和实验得到的接触印痕都符合设计准则中接触区域的范围,能够满足弧齿锥齿轮实际使用要求。

点接触弹流润滑条件下的深沟球轴承表面局部缺陷动力学建模

传统轴承动力学模型多为无润滑干接触状态下建立的接触力学模型,没有考虑润滑对轴承振动的影响。由于球轴承内部钢球与滚道之间润滑油膜的存在,油膜影响轴承的接触刚度。基于非线性赫兹接触变形和弹性流体润滑,提出了一种深沟球轴承局部缺陷的两自由度动力学模型。首先将接触变形、径向间隙和缺陷的连续性变化关系对轴承的局部缺陷影响提出了模拟的方法,然后加入了弹流润滑对轴承接触刚度的影响这一因素,并建立深沟球轴承的两自由度动力学模型,能更加准确的模拟轴承实际运转时的真实状态。最后通过振动响应的仿真信号与轴承故障实验台的数据进行对比,验证这种模型的准确性,为轴承故障诊断提供了理论依据。

基于马田系统的滚动轴承初始故障检测和状态监测

针对轴承寿命的四个阶段中振动信号特征参数的变化灵敏度不同,分析了特征参数对初始故障的敏感性和退化状态的相关性,提出了一种采用马田系统检测轴承初始故障和区分性能退化状态的方法。以对初始故障敏感和对退化状态相关的特征参数建立了马田系统的基准空间,并在马田系统中将两组特征参数融合为单一的特征参数马氏距离;MD1对滚动轴承初始故障的敏感性,检测轴承寿命在第一和第二阶段时出现初始故障的时间点;MD2随着滚动轴承性能退化状态而不断增大,依据其变化趋势判断轴承的退化状态;该方法避免了单一特征参数在不同运行环境中的不确定性和不稳定性,可以准确的检测出轴承的初始故障和判断轴承的退化状态。通过两组滚动轴承加速寿命试验,验证了该方法的有效性和准确性。

20kg铝锭表面“水波纹”问题的研究

针对20kg铝锭铸造机组生产中铝锭表面出现影响外观质量的"水波纹"问题,从生产实际状况分析了由于扒渣不干净和不平稳形成了同心圆状水波纹;由于水的汽化和氢气的逸出形成了泡状水波纹,从铸造设备本身的结构分析了由于运输链的爬行和多边形效应以及在生产过程中的振动等原因产生的沟槽状水波纹.提出了控制扒渣平稳性以改善同心圆状水波纹,控制铸模的质量和铝水浇铸温度以改善泡状水波纹,采用齿轮 凸轮机构、分段导轨技术和提高加工和安装主动链轮的精度以减小运输链的运行不平稳性,采用新的脱模机构、打字方式和减震等措施改善了沟槽状水波纹,有效提高了产品的表面质量.

考虑弹流润滑及滑动作用下滚动轴承系统局部缺陷位移激励动力学建模

滚动轴承动力学模型可深入的分析轴承局缺陷动态响应特性。针对滚动轴承局部缺陷动力学建模在弹流润滑、滑动和轴承座等方面考虑因素不全的问题,建立弹流润滑及滑动作用下滚动轴承系统局部缺陷位移激励的二自由度动力学模型。首先对滚动体与滚道间的接触刚度、润滑油膜刚度和阻尼、轴承座刚度和阻尼计算并求得总的接触刚度和阻尼,然后再加入滑动更能真实的模拟轴承实际的运转情况;根据牛顿第二定律建立了局部缺陷轴承动力学方程,利用四阶龙格库塔方法求解,得到轴承局部缺陷的动态响应。通过对比故障滚动轴承试验与模型模拟的结果,验证了所建模型的正确性。

铝锭表面波纹的成因和改善

针对20kg铝锭铸造机组生产的铝锭表面波纹较大的问题,从设计方案、制造精度、外部环境和干扰因素等方面进行了分析,提出了多项改进措施,实践证明,这些措施行之有效,明显消除了波纹,有效提高了产品的表面质量。

基于EEMD降噪与二次相位耦合的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承出现故障时故障信号常常被强的背景噪声所淹没,故障特征难以准确提取的问题,提出了一种基于总体平均经验模态分解(EEMD)降噪与二次相位耦合的故障诊断方法.对原始信号进行EEMD分解,通过相关系数-峭度值的大小选取EEMD分解后得到的固有模态函数(IMF).对筛选出来的IMF进行了重构从而达到降噪的目的.对重构后的包络信号进行1.5维谱分析,提取二次相位耦合产生的非线性特征,从而得到滚动轴承故障特征频率信息.通过实测滚动轴承数据验证了该方法可以有效地提取轴承内圈和外圈的故障特征,从而识别轴承的故障.

20kg铝锭铸造机组脱模的研究

针对目前20kg铝锭铸造机组生产中脱模率低的问题,对影响脱模的因素进行了全面的分析,提出了多项改进措施,通过实践证明,脱模率达到了99%以上,另外推导出了脱模机构动力学方程。

基于快速峭度图算法与平方包络共振解调的滚动轴承自适应故障诊断方法

针对共振解调技术应用在滚动轴承故障诊断中存在信噪比低和带通滤波器参数需要依靠经验确定的问题,提出了一种基于快速峭度图算法与平方包络共振解调技术相结合的滚动轴承自适应故障诊断方法.根据快速峭度图算法的自适应性,确定带通滤波器的参数,并提取滚动轴承故障振动信号高频共振带中包含的故障特征频段;计算去直流后信号的信噪比,若其信噪比大于1,则利用平方包络方法进行重构,以突出故障特征信号;对重构信号进行频谱分析,得到其故障特征频率,识别出相应的故障类型.通过故障滚动轴承试验,验证了该方法的有效性和准确性.

基于本体的汽轮发电机组故障诊断知识建模

针对目前汽轮发电机组故障诊断领域知识术语复杂、系统异构、知识表示不完备以及共享和重复使用困难等问题,依据故障诊断需求,采用基于本体的知识表示方法,提出了一种适用于汽轮发电机组故障诊断领域的本体构建方法和知识表示模型.在解析了汽轮发电机组故障知识特性的前提下,定义了其本体概念、属性、关系、实例和公理,为知识表示提供了明确的形式化规格说明,并借助Protégé_4.3构建了包含汽轮发电机组的故障类型、故障特征、故障原因和维修策略等故障诊断领域本体,设计了一致性检验的算法.在此基础上,在SQI机械故障综合模拟实验台上模拟汽轮发电机组故障,通过FaCT++推理机实现本体知识推理测试.结果表明基于本体的汽轮发电机组故障诊断知识模型是可行的.

高速剪切设备的概念设计

利用概念设计的原理和方法 ,形成了用于精密下料的高速剪切设备的结构方案 ,基于SolidWorks进行三维结构设计 ,并用有限元对主要部件进行分析 。

自动化仓库调度问题的研究进展

介绍自动化仓库系统基本组成,提出了两类调度问题,针对这两类问题对近年来国内外研究自动化仓库调度的方法以及在线离线调度的进展进行研究,提出了目前自动化仓库调度的不足和展望.

铝液分配器的改进

针对20 kg铝锭连续铸造机组中使用铝液分配器的几个问题,如浇铸管设计不合理和采用滑石粉防止粘铝而造成铝锭外观质量下降,铝液对分配器内壁的浸蚀降低了寿命,提出了改进浇铸管的结构和分配器内壁采用陶瓷涂层的措施,有利于提高铝锭表面质量和延长分配器使用寿命。

基于Mathcad剪叉式液压升降平台的参数化设计

为了满是不同设计参数的要求,对剪叉式液压升降平台进行动力学分析,以单液压缸推动2幅剪叉臂为基本单元建立受力分析的数学模型,推导出普遍使用的参数关系式,求出各铰接点的受力.校核危险截面,进而确定各关键结构参数,形成程序化的设计思路.应用Mathcad进行辅助设计可绘制参数曲线,初步实脱设计的参数化,对实际工程应用中不同规格产品的开发与设计,具有一定的借鉴患义.

重卡轮毂轴承中滚子轮廓曲线的不对称修形

针对重卡轮毂轴承运行在偏载工况下所引起的偏载效应,提出了一种新的滚子轮廓曲线凸度不对称修形的设计方法.利用该方法对重卡轮毂轴承33022的滚子轮廓曲线凸度进行设计,分析了滚子轮廓曲线凸度与接触应力之间的关系.结果表明,当凸度量zm=0.009~0.006mm时,不对称修行设计方法既避免了边缘效应,又能有效地缓解偏载效应的影响,从而提高了重卡轮毂轴承的承载能力和疲劳寿命.