自动变速器行星轮系疲劳点蚀故障诊断

随着新能源汽车、航空航天和工业机器人等行星轮系传动系统对疲劳寿命要求的提高,齿轮的疲劳点蚀的接触疲劳失效成为限制服役性能和可靠性的重要瓶颈。以某款国内汽车无极自动变速器的斜齿行星轮系为研究对象,提出基于粒子群优化算法自适应优化最大相关峭度解卷积参数的斜齿行星轮系点蚀故障诊断方法;通过优化周期性冲击信号时间和滤波器长度,利用无量纲的包络谱峰值因子评价函数自适应提取齿轮点蚀特征,对行星齿轮和太阳轮疲劳点蚀故障实验振动加速度信号进行特征提取与诊断。结果表明:该方法有效过滤外部噪声激励,突出故障特征,实现单一和复合故障特征的有效提取与识别,包络谱幅值因子寻优最大值、迭代次数和寻优速度均明显优于其他算法。

齿轮传动疲劳点蚀失效的试验研究

应用齿轮试验机进行齿轮传动疲劳点蚀试验,研究齿轮疲劳寿命的分布类型,确定分布参数,并计算可靠度及可靠寿命;建立齿轮传动系统中疲劳点蚀故障的随机过程模型,研究齿轮疲劳点蚀故障的分布特征、趋势特征。结果表明:齿轮疲劳寿命为对数正态分布;齿轮疲劳点蚀失效首先是一个更新过程,通过进一步的检验分析,其寿命特征没有呈现出增大的趋势,即齿轮故障模型不是一个非时齐的泊松过程,通过验证,该过程为时齐泊松过程。

疲劳点蚀下风电齿轮箱斜齿轮可靠度计算

风电齿轮箱第三级斜齿轮是高速重载齿轮,维护成本高昂,对可靠性要求颇高。而疲劳点蚀是其最常见的故障之一,将导致可靠度下降。建立了某风电齿轮箱第三级齿轮点蚀的有限元模型,在风场实测转矩谱作用下,计算并拟合得到应力谱,从而获得不同点蚀的直径和数目下齿轮的可靠度。结果表明,点蚀直径加大和数目的增加将使齿轮可靠度显著降低,且数目增加所致的齿轮可靠度降低尤为明显。

润滑油对齿轮疲劳点蚀的影响

润滑油对齿轮的疲劳点蚀寿命有影响，而且影响很大,润滑油选用不当或润滑油质量不高，可使疲劳点蚀寿命降低一半；选用高性能润滑油可使疲劳点蚀寿命提高2～3倍，而高性能润滑油的关键在添加剂的合理复配．通过对鞍钢线材厂使用的国产525油膜轴承油的试验研究，证明国产润滑完全可以替代进口润滑油，不会降低齿轮的疲劳寿命。

谈表面疲劳点蚀的防治

表面疲劳点蚀是齿轮、滚动轴承、钢轨和车轮等零部件主要损坏形式。它的出现使零件有效接触面积减小,传递载荷能力降低;接触表面失去正确的形状,工作中引起振动,发生噪音,特别是疲劳达到3级以后,噪音更为强烈,呈尖叫声,此时疲劳点蚀迅速扩大,振动加剧。

内曲线液压马达导轨的疲劳点蚀问题分析

本文分析了内曲线径向柱塞液压马达导轨产生疲劳点蚀的原因 ,对压力冲击值和由其产生的接触应力增量进行了计算分析 ,探讨了解决疲劳点蚀问题的三种办法。

闭式齿轮传动齿面疲劳点蚀和剥落的分析

系统地分析了闭式齿轮传动齿面发生金属疲劳点蚀和剥落的原因;点蚀和剥落的种类;影响点蚀和剥落的主要因素及如何提高齿面抗疲劳点蚀和剥落的措施。以期对齿轮设计和应用有所帮助。

基于机器视觉的齿轮接触疲劳点蚀实时检测方法

为了提高齿轮接触疲劳试验中试样疲劳点蚀的检测精度和检测效率,实现齿轮点蚀的可视化、量化以及实时检测,提出了基于机器视觉的齿轮接触疲劳点蚀实时检测方法。基于齿轮啮合原理和线阵相机拍摄原理,建立齿轮接触疲劳试验检测系统,得到拍摄齿轮齿面的最佳偏心拍摄距离,提出了齿轮啮合面图像修正算法,并采用疲劳特征初步检测和精确检测相结合的策略,提高了疲劳点蚀的检测精度。试验结果表明,采用所提出的局部阈值测量方法对齿轮接触疲劳点蚀进行检测时,点蚀检测的平均绝对误差为0.12160 mm^(2),平均相对误差为2.2188%,检测精度达到了97.7812%。所搭建点蚀检测系统具有可视化、可量化、效率高等优点,是一种新的齿轮接触疲劳点蚀检测平台。

初教六飞机疲劳点分析

通过对初教六飞机疲劳破坏事例进行分析,确定其疲劳点为前叉活塞杆、汽油箱和转轴三项,针对造成疲劳的原因提出改进措施,使临界疲劳趋向极限,为监控、检测和寿命预计提供了基础。

齿轮轮齿表面的疲劳点蚀

齿轮传动的应用范围很广。就装置形式来说，有开式、半开式、闭式之分；就使用情况来说，有低速，高速及轻载，重载之别；再加上齿轮材料及热处理工艺的不同，轮齿有较韧和较脆、齿面有较硬和较的的差别等。由于上述条件的不同，齿轮传动的失效不可避免地变成了一个现象复杂、原因众多、形式多样的问题。

浅谈齿轮疲劳点蚀的教学要点

【摘要】润滑良好的闭式齿轮传动中常会产生疲劳点蚀现象，过大的接触应力和机械加工产生了有利于发生疲劳点蚀的裂纹，齿面间的滑动助长了新的裂纹，加大了原有裂纹，裂纹中的润滑油的挤胀振荡作用终于产生了疲劳点蚀。齿轮上的疲劳点蚀的发生有固定的部位，对齿轮传动有重要影响，但有一套行之有效的防止产生措施。

基于多轴疲劳准则的齿轮点蚀寿命预测

综合齿轮动力学和弹性流体动力润滑理论,建立基于临界平面法多轴疲劳寿命预测模型.首先根据齿轮啮合特性获取齿面接触的时变参数,采用平均滤波方法模拟齿面磨合后的粗糙状态,并将齿面粗糙形貌带入油膜厚度计算,并基于量纲化差分方法建立齿轮的热弹流动力润滑模型;随后,通过润滑界面压力和摩擦力的分布计算近表面应力状态,确定接触近表面任意平面的应力与应变幅;最终,采用临界平面方法计算Smith-Watson-Topper(SWT)参数和最易萌生裂纹的平面,最终确定齿轮疲劳点蚀寿命,并试验验证模型有效性.结果表明:粗糙表面造成压力、油膜厚度和温度等波动较大,最大应力集中分布在表面,疲劳点蚀的微裂纹首先在表面萌生;齿轮疲劳点蚀数值模型可有效预测不同润滑条件下的疲劳点蚀寿命.

沥青混合料自愈合特性四点弯曲疲劳试验研究

通过应变控制四点弯曲疲劳试验,变化加载频率分析沥青混合料的即时自愈合,变化愈合温度、时间、荷载和损伤程度分析沥青混合料的后期自愈合.结果表明:沥青混合料的即时自愈合伴随加载产生,愈合效果为SBS-AC13>TB-AC13>基质-AC13;愈合温度、时间、荷载对沥青混合料的后期愈合具有正面作用,而损伤程度具有负面作用;橡胶沥青混合料疲劳寿命对自愈合条件的依赖性小于SBS沥青混合料,对沥青用量变化敏感性低于SBS沥青混合料;橡胶沥青混合料的劲度模量恢复率大于疲劳寿命恢复率,且疲劳寿命恢复率的离散性较大,劲度模量恢复率的离散性较小.

风电叶片两点疲劳加载控制系统设计及验证

针对目前风电叶片单点疲劳加载系统存在弯矩分布精度误差较大以及系统驱动能力不足的问题,首次提出了两点疲劳加载新方法。然而基于叶片柔性连接且非共面的两个加载源之间存在空间耦合,导致两者振动不同步,因此,对两点疲劳加载控制系统进行了研究。控制系统采用上位机—主控制器—从控制器—执行装置的网络构架模式。主、从控制器为西门子S7-200PLC,通过虚拟仪器软件LabVIEW进行数据采集以及现场监控;为使两加载源转速和相位均同步,采用基于变增益交叉耦合控制器的速度并行控制算法和PID相位控制,增强了系统的抗干扰性。最后,将设计的控制系统应用于某小型风电叶片的疲劳试验,试验结果表明该系统控制效果良好且稳定,并可缩短试验周期。

船舶应力监测系统疲劳监测点的布置

针对结构应力监测系统的疲劳监测点选取问题,根据规范初步筛选出疲劳危险点,利用谱分析法和应力集中系数法计算各类危险点的损伤度。基于各危险点损伤和坐标,设计考虑损伤度和位置的程序进行筛选,进而确定疲劳监测点的位置。最后针对某艘船,运用上述方法确定疲劳监测点的位置。

乳化沥青冷再生混合料疲劳性能及机理分析

乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳开裂性能会影响沥青路面结构层整体服役寿命。为了评价不同增强方式下乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳性能,以普通乳化沥青、外掺玄武岩纤维和SBR改性乳化沥青这3种冷再生混合料为研究对象,开展了乳化沥青冷再生混合料中梁试件的四点弯曲疲劳试验,建立了3种乳化沥青冷再生沥青混合料的疲劳方程,揭示了疲劳过程中动态弯拉模量和累积耗散能的演化规律。采用扫描电镜试验获取了乳化沥青冷再生混合料疲劳破坏界面的微观形貌。试验结果表明:动态弯拉模量衰减至初始模量的70%~80%即可能发生断裂。动态弯曲劲度模量比κ越小、累积耗散能越大,疲劳性能越好。SBR改性乳化沥青和外掺玄武岩纤维均可以改善乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。SEM试验揭示了乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能增强机理。研究成果可为乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能提升及其耐久性设计提供参考。

基于拓展有限元的齿轮点蚀磨粒形态学特征模拟

疲劳点蚀是齿轮摩擦副的典型固有磨损特征,其产生的点蚀磨粒已经被用于理解疲劳磨损的发生和发展机理,由于缺乏理论模拟,基于磨粒特征的疲劳磨损机理判断还停留在经验分析层面。为此,拟通过齿轮接触疲劳点蚀的数值模拟,研究点蚀磨粒形态特征,为在线磨粒特征表征磨损状态的方法提供理论探索。在考虑弹流润滑的条件下,建立齿轮副局部接触模型,并采用拓展有限元法(Extended finite element method,XFEM)模拟表面萌生裂纹的拓展过程。进一步分析工况与点蚀磨粒形态特征的关系,结果表明,点蚀磨粒长轴尺寸随初始萌生裂纹的长度增加而增大,随载荷的增加而减小;点蚀磨粒的厚度随初始萌生裂纹的深度增加而增大。通过与已发表的试验结果进行对比,该模型所得到的点蚀形貌尺寸和形状与试验得到的点蚀形貌基本一致,从而验证了该模型的有效性。

高抗折矿渣硫铝酸盐水泥混凝土抗疲劳性能研究

传统水泥混凝土公路路面面临的主要问题是路面易开裂劣化和抗疲劳性能较差,这些问题大大缩短了路面的使用寿命,严重制约了水泥混凝土路面的发展和推广应用。矿渣硫铝酸盐水泥(Slag-Calcium Sulfoaluminate Cement,S-CSA)是一种具有高抗折强度的新型胶凝材料,利用该水泥制备的混凝土路面具有解决现有路面抗疲劳性能差的潜力。通过三点弯曲疲劳试验和声发射试验,对比分析了高抗折S-CSA混凝土和普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement,OPC)混凝土的抗疲劳性能。研究结果表明:相同荷载作用下,高抗折S-CSA混凝土粗骨料断裂数量更多;不同强度等级下,高抗折S-CSA混凝土的疲劳寿命均高于OPC混凝土,且提升幅度随着强度等级的提高而显著增加,最高可达到约7.2倍;钙矾石的生成有效改善了界面过渡区,从而提升了高抗折S-CSA混凝土的抗疲劳性能。

基于损伤理论的沥青混合料抗疲劳性能试验

为系统研究沥青混合料在疲劳破坏过程中的路用性能衰减过程,在不同温度、应变、频率下开展了四点弯曲疲劳试验,基于损伤理论从劲度模量变化情况和耗散能变化情况两方面评价了沥青混合料抗疲劳性能,并通过损伤面积法、灰关联分析法讨论了试验因素对沥青混合料抗疲劳性能的影响程度。研究结果表明:沥青混合料的抗疲劳性能可以采用基于耗散能的损伤因子随加载次数的变化的双对数曲线进行描述,疲劳寿命应由初始损伤和损伤累积速率共同决定;从劲度模量方面分析,沥青混合料疲劳寿命随温度的升高而增大、随应变的增大而减小、随频率的增大而减小;劲度模量和耗散能两方面的分析结果均表明温度对疲劳寿命的影响程度大于应变,劲度模量分析显示频率对疲劳寿命影响最次,耗散能分析结果显示频率与疲劳寿命的相关性不显著。

SBS/纳米二氧化硅复合改性沥青及其混合料疲劳性能研究

采用线性振幅扫描试验(LAS)和四点弯曲疲劳试验分别对SBS改性沥青、N-SiO_(2)改性沥青、SBS/N-SiO_(2)复合改性沥青及其混合料的疲劳寿命进行研究,并建立了相对应的疲劳方程。此外,还建立了沥青与沥青混合料疲劳性能的相关方程。结果表明,添加SBS/N-SiO_(2)复合材料可显著提高沥青及其混合料的疲劳寿命,且6%N-SiO_(2)+5%SBS为最佳改性组合;沥青与沥青混合料的疲劳寿命之间存在良好的线性关系。