基于“1+X”证书制度的高职院校铁道养路机械运用技术专业人才培养模式改革探究

高职教育是我国高等教育的重要组成部分,肩负着培养高素质技术技能人才的重大使命,以赋能地方产业和经济发展。为了能够培养适应新时代理论知识与实践技能并重、专业性和实践技能更突出的应用型人才,国家积极推行“1+X”证书制度,该制度很好的契合了高职院校的发展方向和新时代产业发展需求。铁道养路机械运用技术专业是一个新兴专业,而且对理论和实践要求很高,对将来的从业人员也有较高的要求。为了提高该专业人才培养质量,达到毕业即就业、就业能上岗,上岗是能手的要求,本文基于“1+X”证书制度,探讨了该专业人才培养模式改革。

有限长轴承支撑的转子系统非线性动力学分析

基于π油膜假设,运用变分约束原理和分离变量法求得了有限长动压轴承非线性油膜力的近似解析表达式。通过计算比较可知,该方法和有限元法的计算结果非常接近,而且可以节约大量计算时间。在此基础上,以转子的角速度、圆盘处的偏心量及转轴的刚度为控制参数,运用Newmark法分析了轴承-转子系统的非线性动力学行为。数值结果揭示系统具有周期运动、倍周期运动、准周期运动、六周期运动、十周期运动等复杂丰富的非线性动力学特征。

固定-可倾瓦轴承支撑的转子的非线性动力学特性

以固定-可倾瓦轴承支撑的单盘柔性转子为研究对象,根据转子动力学理论建立了其动力学模型。基于动态Reynolds方程和边界条件,运用Castelli法求解Reynolds方程,在单瓦坐标系下建立了单块轴瓦的非线性油膜力数据库。经过坐标变换,组装计算最终获得固定-可倾瓦轴承的油膜力。在计算油膜力的时候考虑两种情况,即考虑瓦块转动惯量和忽略瓦块转动惯量。首先将这两种情况下转子的运动轨迹进行比较,然后这种分析了考虑瓦块转动惯量时转子的动力学行为,同时也比较了在不同的预负荷和支点比的情况下转子的运动轨迹和可倾瓦瓦块的摆角。

基于Newmark法两端支座松动拉杆转子动力学分析

建立了具有两端轴承基座松动故障的拉杆转子模型(松动轴承基座质量称为松动质量块,松动轴承基座与地面连接的刚度称为松动刚度),并推导了其运动微分方程。基于分离变量法和Sturm-Liouville理论得到了有限长滑动轴承油膜力近似解析解,运用Newmark法分析了该转子系统的非线性动力学行为。首先,将无故障转子、一侧轴承基座松动和两侧轴承基座松动转子系统动力学进行比较,结果显示存在松动故障的转子具有更加复杂的动力学行为,而且存在松动故障的转子振幅比无故障转子的振幅大。其次,对两端轴承基座松动情况进行了分析,结果表明转子系统存在着周期、周期三、周期五、周期六、周期七、准周期和混沌等运动形式。同时发现,随着转子转速升高,松动质量块的振动幅度也随之增大。当两端松动质量和松动刚度不同时,松动质量较大或者松动刚度较小的一侧,转子的振幅和松动质量块的振幅较大,随着两侧松动质量和松动刚度差值的增加,两侧转子的振幅和松动质量块的振幅的差值也随之增加。

圆盘质量变化转子系统的非线性动力学行为

根据转子动力学理论,建立了柔性转子-轴承系统的力学模型及非线性动力学方程.将W ilson-θ法改进,并结合预估-校正机理和N ew ton-R aphson法,得到一种有效的求解动力学系统不平衡响应的方法,以柔性转子圆盘处的质量为控制参数,运用该方法来求解转子系统的不平衡响应.数值结果揭示了系统具有周期运动、准周期运动、五周期运动、跳跃等非线性现象.

基于Wilson-θ法的柔性转子系统的动力学分析

根据转子动力学理论建立了对称柔性转子-轴承系统的力学模型及非线性动力学方程;运用Wilson-θ法,并结合预估-校正机理和Newton-Raphson法,提出了一种有效的求解动力学系统不平衡响应的方法。以柔性转子转轴的刚度为控制参数,运用该方法求解了转子系统的不平衡周期响应,并结合Floquet分岔理论和Poincaré映射,分析了系统周期运动的稳定性及其分岔行为。数值结果揭示了系统具有周期运动、三周期运动、准周期运动、五周期运动、跳跃等复杂丰富的非线性动力学现象。

固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性

针对固定瓦-可倾瓦气体轴承支撑的拉杆转子动力学特性进行了研究。将拉杆转子轮盘间的接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子模型。基于固定瓦-可倾瓦气体轴承的边界条件,运用微分变化法求解了Reynolds方程,得到了在单瓦坐标系下的气膜力,采用坐标变换和组装计算最终得到固定瓦-可倾瓦气体轴承的气膜力。在计算时对比了圆柱形气体轴承和固定瓦-可倾瓦气体轴承的稳定性、拉杆转子和整体转子的稳定性。最后,以转轴刚度为控制参数,运用改进的Newmark法研究了拉杆转子的动力学特性,同时也研究了固定瓦-可倾瓦气体轴承预负荷和支点比对转子系统运动行为的影响。

拉杆转子系统的运动稳定性及分岔研究

考虑拉杆转子轮盘间的接触效应,并将此接触效应等效为一个具有非线性刚度的抗弯弹簧,从而建立了拉杆转子的运动模型,并推导了拉杆转子的运动方程。为了求解拉杆转子的动力学响应,将Wilson-θ法和预估-校正机理相结合提出了一种有效的计算方法,同时结合Floquet理论分析了拉杆转子的分岔行为。在计算时,首先比较了拉杆转子与整体转子的运动稳定性,结果显示拉杆转子比整体转子更稳定。最后,分别以量刚一转速、圆盘偏心量、转轴刚度为控制参数分析了拉杆转子的动力学行为,计算结果揭示拉杆转子具有周期、转周期、周期三、周期五等丰富的运动行为。

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。

润滑油动力黏度对转子系统动力学行为的影响

根据转子动力学理论,建立了转子-轴承系统的力学模型及非线性动力学方程。将Newmark法、预估-校正机理和Newton-Raphson法相结合,得到了一种有效地求解动力学系统不平衡响应的方法,并以柔性转子轴承处润滑油的动力黏度为控制参数,求解了转子系统的不平衡响应。运用Floquet分岔理论和Poincaré映射分析了转子不平衡周期响应的稳定性,数值结果揭示了系统具有周期运动、二周期运动、四周期运动等非线性现象。

基于温粘效应滑动轴承润滑特性分析

本文考虑了滑动轴承的温粘效应,在忽略油膜温度沿轴向的变化和泊肃叶流项后,建立了滑动轴承的一维温度场模型及其控制方程,采用有限元法求解一维温度场控制方程,得到了油膜温度场和粘度场的分布。将此一维温度场的计算结果与二维温度场的计算结果进行比较,发现二者非常接近,故验证了一维温度场模型的正确性,接着研究了滑动轴承参数对温度场和粘度场的影响。基于此,运用变分原理和分离变量法求解了广义Reynolds方程,得到了油膜压力分布,并且研究了轴承参数对润滑特性的影响,同时也比较了温粘效应和等温条件下的油膜力,从比较结果看出,温粘效应对轴承的油膜压力分布有较大影响,由于温粘效应的存在使得滑动轴承的承载力有所降低。

圆盘偏心量变化转子的非线性动力学行为

为了研究转子圆盘偏心量对转子系统动力学行为的影响,建立了滑动轴承-转子系统的动力学模型及相应的运动方程。运用改进的Wilson-θ法并结合Floquet分岔理论研究了转子系统的稳定性及分岔行为,数值结果揭示了系统具有周期、周期2、周期4、周期8和周期5等复杂的非线性动力学现象。从计算结果可以看出,转子圆盘处的偏心量对转子系统的非线性动力学行为有着较大的影响,选择合适的参数可以提高转子的稳定性。

基于精细积分法的轴承-拉杆转子系统非线性动力学分析

针对轴承-转子系统非线性动力学响应的求解问题,基于改进的精细积分法研究了拉杆转子系统的非线性动力学行为。将改进的精细积分法与Wilson-θ法、Newmark法进行比较,结果证明改进的精细积分法的计算结果比Wilson-θ法、Newmark法更接近精确解,求解了拉杆转子系统的非线性动力学响应,并且考虑了拉杆转子圆盘的摆动对转子动力学行为的影响,研究了计算步长对转子系统的非线性动力学行为的影响,结果表明:在非周期运动阶段步长对转子的动力学行为影响较大,在周期运动阶段步长对转子的动力学行为也有一定的影响。

有限长滑动轴承非线性油膜力的一种近似解

假设油膜处于层流状态下,提出了一种求解有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法。通常在轴承-转子系统非线性动力学行为分析中,油膜力计算模型采用‘π’油膜假设。但是,实际中油膜存在区域并非是‘π’区域。假设油膜的起始角是0,而终止角需要求解。本文基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布。从计算结果可以看出,提出的方法和有限元方法吻合的很好,同时也分析了油膜力随其它一些参数的变化。

轴承-转子系统不平衡周期响应的稳定性和分岔

研究了轴承-转子系统的非线性动力响应及分岔,建立了滑动轴承支承的对称单圆盘柔性转子系统的运动微分方程,针对转子系统具有的局部非线性特征,将Newton-Raphson方法和Wilson-θ法相结合,形成了一种求解转子系统不平衡周期响应的迭代方法。运用该方法使得非线性响应的迭代求解仅在非线性自由度上进行,并运用Floquet稳定性理论分析了转子系统周期响应的稳定性和分岔形式。以转速作为分岔参数,对轴承-转子系统进行计算分析。数值结果表明,系统主要发生倍周期分岔和准周期分岔,具有各种周期解共存、跳跃现象,随着转速的不断增加,系统周期解将发生倒分岔和再分岔。

有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解法

本文中提出了一种求解有限长径向滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法.在滑动轴承-转子系统非线性动力行为分析中,油膜力计算模型通常采用"π"油膜假设,但是,实际工况中油膜的存在区域并非是"π"区域,运行时油膜中出现气穴,破裂成条纹状(即具有Reynolds边界条件).本文中的近似解析方法采用Reynolds边界条件,基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布,其中油膜压力的周向分离函数通过无限长轴承的油膜压力分布获得,油膜的破裂终止位置角通过连续条件确定,轴向分离函数运用变分原理并结合周向函数求得.计算结果表明:本文中提出的方法和有限元方法的结果吻合得很好.在此基础上,分析了一些轴承参数对油膜压力分布的影响.

电磁轴承支承的刚性转子不平衡力的周期性迭代补偿

给出一种电磁轴承支承的刚性转子不平衡力的周期性迭代前馈补偿方法。该方法在系统的主控回路中引入前馈补偿信号,通过采样转子振动,对前馈补偿量进行周期性迭代修正,最终实现不平衡力补偿。该方法的优点在于不需要建立系统精确的数学模型,具有一定的自适应能力,同时也不会影响系统的稳定性。在论证该迭代补偿收敛性的基础上,分别通过仿真和实验验证该方法对不平衡力补偿的有效性。

具有陀螺效应的转子—轴承系统的非线性动力学行为

考虑了不对称刚性转子的陀螺效应,建立了转子—轴承系统的动力学模型。将Wilson-θ法改进并结合预估—校正机理,得到了一种求解转子—轴承系统非线性动力学响应的方法。运用该方法求解了不对称刚性转子—轴承系统的非线性动力响应,将计算结果与Runge-Kutta法的计算结果进行比较,表明该方法具有很高的精度。运用Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性及其分岔行为。

具有基座松动和碰摩故障的拉杆转子-轴承系统动力学分析

针对在基座松动和碰摩故障的情况下拉杆转子非线性动力学问题,建立了拉杆转子模型及其运动微分方程,对故障转子随无量纲转速、松动刚度和拉杆刚度变化时的非线性动力学响应进行了研究。对于转子的支撑部件-滑动轴承,在考虑油膜破裂边界条件的基础上,结合分离变量法、变分原理和无限长轴承模型,提出了有限长动压滑动轴承非线性油膜力的近似解析解;最后,运用Newmark法对转子系统动力学响应进行了计算,同时,对健康转子与故障转子的动力学行为进行了对比分析。研究结果表明:故障转子系统表现出了非常丰富和复杂的运动行为;与健康转子相比,故障拉杆转子-轴承系统的分岔点后移,可以在更广的转速范围内研究其动力学特性;同时,发现松动故障对拉杆转子-轴承系统运动的影响更大。

基于最小二乘法的螺纹图像检测研究

利用图像检测技术检测螺纹参数时,从图像中提取清晰准确的螺纹轮廓是检测的基础。首先从图像获取误差和随机检测误差两方面分析了图像检测中误差产生的原因,基于LabVIEW图像处理模块利用图像增强数据、图像过滤、边缘检测算法对图像进行预处理;然后通过计算确定标定系数、设置坐标系,实现像素坐标系到真实坐标系的转换,在MATLAB中利用最小二乘法对螺纹图像的牙型进行重构、中径进行拟合;最后以M14圆柱外螺纹为例,将所提方法的螺纹参数检测结果与实测值和标准值进行比较,结果显示,螺距和中径误差在0.0015μm以内,牙型角误差在0.01°以内。