凹槽织构化圆锥滚子轴承静力学特性研究

为了解织构化圆锥滚子轴承在运转过程中的载荷特性,建立了轴承外滚道的径向凹槽织构化模型,再利用Newton-Raphson迭代法求解织构化圆锥滚子轴承的静力学平衡方程。凹槽深度为50μm,宽度为0~500μm(对应周向角度为0~1.08°)。结果表明,与光滑轴承相比,织构化圆锥滚子轴承的滚动体与外滚道的接触载荷有明显增大的趋势。当凹槽宽度小于或等于54.59μm(周向角度为0.117°)时,滚动体与轴承外滚道接触稳定,不会发生解应力现象。当其超过该临界值时,滚动体与外滚道的接触力将发生明显变化,使得轴承各滚子受力不均,运行状况不一,从而出现轴承运行不稳定的现象。

高速圆柱滚子轴承性能的直接迭代分析

采用直接迭代法对高速圆柱滚子轴承的运动性能进行了分析，获得了径向载荷、内圈转速、保持架转速及滑差率之间的关系，尤其在轻载工况下，得到了很好的收敛解，并将计算结果与实验结果进行了比较。

轧机圆锥滚子轴承载荷的边界元法解析及实验研究

针对滚动轴承接触的特点,在轴承边界元法中采用赫兹接触理论对滚动体与轴承内、外圈的接触宽度进行修正。编制了三维有摩擦弹性接触的专用轴承边界元法计算程序,对轧机圆锥滚子轴承的载荷分布进行了数值模拟。采用轴承座直接测量法对轧机圆锥滚子轴承的径向和轴向载荷进行测试,并与数值模拟的结果进行了对比,实验测试结果与数值模拟的轴承载荷的分布规律基本一致,证明了边界元方法求解轴承载荷分布的正确性和有效性。

基于圆弧拟合的轴承滚子凸度最优设计研究

针对滚动轴承中滚子轮廓的凸度修形设计和加工问题,对其易加工的最优的修形曲线进行了研究。对现行修行曲线进行了分析和归纳,在现行中间直线加两端圆弧的修正线型凸度轮廓的基础上,提出了一种基于曲线拟合的两段圆弧轮廓修形最优设计方法;对于线接触类型的轴承滚子,利用牛顿迭代法以两段圆弧曲线,拟合了理想Lundberg对数曲线,使滚子轮廓无限接近Lundberg对数曲线;给出了详细的计算流程图,并利用MATLAB编写了计算程序,对3个不同尺寸的滚子进行了拟合计算。研究结果表明:该算法可以得到较高拟合度的圆弧曲线,且对不同尺寸的滚子具有通用性;该方法的结果比直线加圆弧修正线型设计方法更逼近对数曲线,两段圆弧设置也更容易加工和检测,设计、加工、检测的统一可有效提升轴承滚子的精度。

非凸罚正则化稀疏低秩矩阵的大型减速机圆锥滚子轴承微弱故障诊断

在强烈外界噪声下或轴承故障早期发展阶段,从轴承非平稳故障信号中提取微弱冲击成分是一个难点,针对这一问题,提出了一种新的基于非凸罚正则化稀疏低秩矩阵(Non-convex penalty regularization sparse low-rank matrix,NPRSLM)的轴承微弱故障特征提取方法。该方法不依赖振动信号结构的先验知识,也无需采集大量的样本信号来训练字典,避免了传统稀疏表示设计冗余字典带来的缺乏物理意义,通用性差等缺陷。该方法的核心思想是把采集的振动信号与待提取的故障脉冲看作一维矩阵(向量),通过求解稀疏正则化的反问题得到故障脉冲信号。在建模上,通过引入非凸罚函数代替了传统最小化L1-norm融合套索算法,建立非凸罚正则化稀疏低秩矩阵模型,理论推导了所建立模型的严格凸性,并利用交替方向乘子法(Alternating direction method of multipliers,ADMM)对模型进行求解,同时讨论了模型参数对模型算法的收敛性问题、凸性与非凸性边界取值问题等。仿真算例与大型减速机圆锥滚子轴承诊断实例表明:该方法不仅能提取隐藏在强烈外界噪声中的微弱冲击特征,而且改善了传统最小化L1-norm融合套索算法在提取微弱故障冲击时产生的脉冲能量大幅衰减与脉冲数目丢失问题。