航天器用回转支撑机构设计优化及试验验证

本文结合国内空间站对日定向驱动机构所采用的回转支撑机构方案,重点围绕滚轮-导轨运动副接触形式,分析了圆柱形滚轮外形方案所存在的“滚中带滑”情况,针对性地开展了滚轮外形结构设计优化,提出了圆锥形设计改进方案。为了验证该方案的设计正确性、工程可行性以及改进有效性,计算了改进方案的运动副滚滑比,评估了零件加工精度、产品装配偏差以及空间温度环境等对滚滑比的影响,分析了改进方案对机械接口和载荷条件的影响,开展了真空寿命试验。结果表明:改进方案能够实现在理论上滚轮-导轨运动副为纯滚动运动,对零件加工精度、产品装配偏差以及空间温度环境有较好的容差性和适应性,并且对机械接口和载荷条件无影响,能够有效改善滚轮-导轨运动副接触状态,延长寿命,满足使用需求。

棉纺精梳机分离罗拉连杆驱动机构动力学仿真及有限元分析

为提高棉纺精梳机的使用寿命及生产运行可靠性,避免精梳机在长期高速运转条件下各零件的疲劳、磨损、断裂等造成的生产事故问题。利用Solid works软件建立分离罗拉驱动机构三维模型并导入Adams软件分别进行运动学与动力学仿真,得出了不同速度条件下分离罗拉驱动机构各零件铰接点在一个运动周期内的受力分布曲线;利用Ansys Workbench软件对各零件赋予材料属性并进行有限元仿真,得到各零件在一个运动周期内不同速度下的最大应力。结果表明:当精梳机速度为500钳次/min及以下时,一个运动周期内的分离罗拉驱动机构各零件的最大应力均小于材料的许用应力(400 MPa),材料强度满足生产条件;当精梳机速度依次提高到600和700钳次/min后,定时调节盘的最大应力(415.98 MPa)较500钳次/min时分别增大40.55%和79.1%,超过材料的许用应力(400 MPa),该零件有疲劳、磨损、断裂的风险,易故障停车并造成生产事故。在JSFA588型精梳机上按照零件设计要求进行了制造、装配及生产试验,进一步验证了仿真结果的有效性。

基于ICEEMDAN的滚动轴承声信号故障诊断方法

针对基于单通道声信号的机械故障诊断信号干扰成分大,故障特征难以提取的问题,提出了一种结合改进自适应噪声完备经验模态分解(ICEEMDAN)和快速独立分量分析(FastICA)的方法。依据峭度与信号相关性准则设定本征内模分量(IMF)选取系数,对ICEEMDAN自适应分解的IMF进行有效筛选,实现信号降噪和粗提取,并以所选IMF作为虚拟通道,应用FastICA成功实现信噪的盲源分离。通过内外圈故障轴承实验数据对算法实行对比验证,结果表明,所提算法大幅降低了噪声及干扰,有效提取了故障特征。

大型离心水泵轴承改造及计算分析

对景电提灌工程离心泵采用的滚动轴承进行故障分析和理论计算,发现离心泵在不利工况下运行会造成轴承使用寿命缩短。针对此问题对景电提灌工程离心泵进行改造,通过解析法和有限元分析法对轴承进行建模分析,计算其轴承压力分布,分析了正交刚度与阻尼、轴承温升、轴承偏心率等参数随转速的变化规律,同时对改造后轴承的稳定性进行分析。结果表明:经过改造后的滑动轴承力学特性表现良好,在不利工况下可显著提升轴承的承载力;通过与滚动轴承计算对比分析,改进后的滑动轴承轴系稳定性表现更优。

机车轴箱轴承冲击故障非平稳振动机理分析

滚动轴承是机车车辆走行部的关键部件,其故障概率较大,振动机理复杂,具有非平稳性,故障诊断困难。为解决该问题,从研究机车轴箱滚动轴承故障发生的机理入手,对冲击故障振动信号加以研究。在实际工况下,着重考虑了载荷和工作转速这两个非线性非平稳性因素,并在此基础上建立了机车滚动轴承冲击故障的数学模型。通过所建立的数学模型,对其进行MATLAB仿真信号分析,同时以某大学轴承故障数据集中的外圈故障为例,开展进一步的MATLAB仿真分析,在一定程度上验证了机理分析和所建立数学模型的正确性。

轨道车辆精密轴承压装装置机械结构设计与分析

针对传统轨道车辆轴承装配过程中,易出现轴承压装设备工作效率低、人工干预比较大、压装效果差等问题。文章设计了一种轨道车辆精密轴承压装装置,通过运动台的设计,实现了运动与动力的传输;通过双向运动棒轴承压装装置,实现了轴两端一起同时进行轴承安装的功能。设计的轴承压装装置压装效率高,效果好,达到精密轴承压装的技术要求。采用SolidWorks软件设计精密轴承压装装置零部件三维图,并对核心部件进行了有限元分析。采用ADAMS软件进行了运动学与动力学分析。

基于显式动力学及细化谱的滚动轴承故障诊断方法

为了探究滚动轴承早期故障动态演化规律,建立了滚动轴承典型故障三维有限元动力学模型.该模型以显式算法为基础,采用单点积分方式,在充分考虑轴承转速、负载、接触及摩擦的条件下,对滚动轴承内、外圈等典型故障进行了动力学分析.提取基于有限元动力学仿真的故障轴承加速度信号,采用希尔伯特包络解调并结合细化谱分析方法,提取故障轴承信号特征.分析结果表明:故障轴承条件下,轴承不同位置节点的振动响应均能体现故障特征;加速度响应信号在经过细化谱分析后能找到相应故障的特征频率,实现轴承典型故障的有效识别,为进一步探究轴承故障传递路径特性提供了可行的方法.

基于EMD平均能量法的滚动轴承故障诊断

文中提出了一种用于滚动轴承故障诊断的系统—基于EMD和BP神经网络相结合的诊断系统。该方法首先对原始振动信号进行小波包预处理,提高信噪比,从而得到更适合研究的故障振动信号,然后再对信号进行EMD,分解得到IMF分量,对几个感兴趣的IMF进行分析,获得每个IMF分量的平均能量,作为BP神经网络的输入向量,由此训练神经网络,实现了对滚动轴承故障的智能诊断,并用实际的滚动轴承故障数据进行了验证。

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.

基于FTA的高性能滚动轴承失效概率可靠性评估

滚动轴承是旋转机械重要支承件,也是精密机床、高速列车、航空发动机等重大装备的关键核心部件,其性能的好坏直接影响到主机的使役寿命。因此,对高性能滚动轴承失效形式、损伤机理进行相关影响因素分析及可靠性评估具有重要意义。首先建立了高性能滚动轴承故障树模型,定性分析各基本事件的逻辑关系,定量对顶事件发生概率及各基本事件结构重要度进行计算,计算结果表明轴承精度丧失对失效影响最大,而轴承的自身缺陷对其失效影响较小。根据计算结果可以定量化评估滚动轴承各类故障产生的主因,为制订合理的预防和维护措施,预防轴承早期失效提供可靠理论依据。

小波能谱熵和优化神经网络的滚动轴承诊断方法

内圈裂纹、外圈松动和掉渣是滚动轴承常见典型故障,为实现其快速、准确地诊断,本文提出基于振动信号小波能谱熵特征和神经网络相结合的滚动轴承诊断方法。首先对振动信号进行小波分解和重构,得到小波重构系数,利用重构系数的能谱熵特征作为神经网络输入进行滚动轴承的故障类型的识别,同时引入遗传算法对神经网络结构参数进行优化,以进一步提高故障识别诊断速度和准确率。结果表明:该方法用于轴承典型故障诊断有着更高的诊断速率和故障识别率。

微尺度静定性轧机的设计与开发

考虑轧辊弯曲挠度以及轴承座与机架侧面之间的间隙两个微尺度参量对于辊系机构静定性的影响,采用机构学杆系自由度分析和综合理论以及陀螺效应力学理论分析当代轧机的辊系结构,提出轧机辊系结构存在超静定性和静不定性。针对轧机辊系结构的超静定问题,通过增加机构自由度而创制空间自位高刚度轧机、空间自位万能高刚度轧机;对2200铝箔四辊轧机止推滚动轴承烧损问题的研究发现,轧机因陀螺效应而引起动态交叉行为导致其辊系静不定结构问题,通过增加千斤顶机构而创制600半静定性四辊轧机、静定性六辊轧机和封闭式稳定型钢轧机。在获得轧机滚动轴承延寿的重大成果后,欲彻底解决轧机两端支反力不等及镰刀弯弊端、工作辊夹住板带横向移动现象、一流六辊轧机中间辊止推滚动轴承损坏、轧机颤振以及普遍不能达标负荷状态生产的现状及无法实施大压下率轧制工艺等十几项轧机弊端,并证明当代轧机是非一流装备,从小、中型轧机改造实践中创新的微尺度静定性轧机急需应用于中厚板等大型轧机的设计。

六连杆打纬机构的MAPLE动态设计及分析

喷气织机打纬机构广泛采用瓦特型六连杆机构。在进行该机构的设计和运动分析时,单独使用图解法或解析法其过程都十分繁琐,因此采用MAPLE对六连杆打纬机构进行动态设计和运动分析。根据工作要求确定机构传动函数曲线,用经验方法初步选定机构的各个参数,依据运算结果得到实际的传动函数曲线并修正机构参数。该方法可以直观地得到机构运动的动态模拟效果,同时也可得到各个运动参数变化的图形及数值结果。分析结果表明,该方法对于其它各种机构的运动分析具有普遍的适用性。

基于MATLAB的NGW型行星齿轮传动机构受力分析

运用力学的基本分析方法,选择力学分析单元,对NGW型行星齿轮传动机构中各个活动构件进行了受力分析,该分析不仅可以得到输入与输出的转矩关系,而且可以得到各个活动构件在不同位形时各运动副的作用力。

高速线材轧机油膜轴承损伤机理与实验研究

高速线材轧机工作辊油膜轴承频繁发生短寿烧损事故 ,严重困扰企业生产。本文从机构学观点出发 ,采用弹性问题边界元法对轧机工作辊辊系进行理论分析 ,并通过间接测试轴承动态载荷特性的方法进行了多次在线测试。指出其损伤机理在于轧机结构不合理 ,轴承严重偏载和超载。本文为改造轧机结构 。

滚珠丝杠副与滚动轴承的动力学性能差异研究

在滚动轴承研究与分析的最重要三大理论基础上,通过对国内外研究滚珠丝杠副各项机械性能的实例分析,分析了滚珠丝杠副受力简化模型,探讨了滚珠丝杠副动力学性能研究的重要性与复杂性。

轴向受载的高速球轴承的拟动力学分析

提出了对仅受轴向载荷的高速球轴承进行拟动力学分析以掌握滚动元件运动特性的方法。首先确定了钢球和套圈的滚动速度以及套圈相对于钢球的滑动速度，建立了各滚动元件的润滑模型，阐述了建立高速球轴承运动特性分析基本方程的一般原理。通过求解这些基本方程可得到高速球轴承中各滚动元件的运动状态、受力情况、弹流油膜厚度和疲劳寿命，从而可确定高速球轴承不打滑的最小轴向力。

热力耦合作用下的滚动轴承寿命分析

针对承受热应力和结构应力共同作用的滚动轴承,推演了其热源产生机理和热应力计算过程,并且利用有限元软件Ansys建立了轴承单元分析模型.通过对热力耦合作用下轴承温度分布、应力分布和疲劳寿命特性进行分析,结果表明轴承内圈受温度变化影响最大,滚道导棱处容易发生应力集中,温度变化比轴承载荷对寿命影响更加显著.

强噪声背景与变转速工况条件下滚动轴承故障诊断研究

煤矿机械设备工作环境恶劣,背景噪声强,轴承早期的故障特征信号微弱,从传感器所测得的振动信号中提取反映故障状态的信息比较困难;同时,煤矿机械设备工作在高速、冲击等工况下,是典型的非平稳工况,不稳定的激励及复杂工况直接导致提取轴承故障特征信号困难。针对以上问题,以矿井提升设备的运行工况为背景,提出了一种基于计算阶次分析与自适应随机共振的滚动轴承故障诊断方法。首先,模拟了矿井提升机运行过程中典型的变转速工况,分别构造故障仿真信号,并采集了轴承振动实验信号;其次,通过等角度采集同步时域鉴相序列,利用计算阶次分析将轴承非平稳的振动信号重采样为平稳信号;然后,利用变分模态分解(VMD)方法将平稳信号分解为若干本征模态函数(IMF)分量,通过轴承故障阶次实现对轴承故障类型的判断;最后,利用自适应随机共振方法来增强轴承故障特征阶次,从而实现故障特征的提取与增强,达到故障诊断的目的。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。将该方法与最大相关峭度反褶积(MCKD)方法进行了对比,结果表明,MCKD方法虽然也可以观察到故障特征阶次,但是特征阶次比周围干扰阶次幅值仅高0.00196,低于本文所提方法的结果,说明了本文所提方法具有一定的优越性。