滚动轴承局部故障动力学建模与振动分析

针对传统轴承动力学模型采用单一的固定位移激励或半正弦函数位移激励,提出了一种与滚动体实时位置相关且考虑故障底部的非规则形貌的时变位移激励函数来对滚动轴承外圈故障进行描述。建立了滚动轴承外圈局部故障四自由度动力学模型,并对所建立的模型进行了仿真计算,仿真结果显示外圈故障频率在包络谱中清晰可辨,并与实验结果相吻合,验证了模型的准确性。基于此模型分析了故障宽度对故障特征指标的影响,随着故障宽度的增加,峰值和均方根均呈现增大的趋势,峭度指标呈现出无规律的波动趋势,波形因子几乎无变化。

基于云平台的旋转机械轴承监测系统设计

针对旋转机械监测中无法随时随地查看其运行状态,监测产生的数据量逐渐加大,以及故障特征提取困难的问题,以轴承作为关键部件,提出一种基于云平台的旋转机械轴承监测系统。系统采用温度和加速度传感器、STM32单片机获得轴承监测所需的数据;然后利用窄带物联网完成数据远程传输,并将其存储到云端数据库中;在云平台利用相关时域频域分析对轴承状态进行监测,并利用设计的一种多尺度一维卷积神经网络模型实现轴承的故障诊断;然后由Web浏览器显示轴承的运行状态和故障诊断结果。实验结果表明提出的故障诊断方法诊断准确率高、效果好,系统能够良好地运行。

一种新型机械整流式转子永磁发电机结构及其电磁特性

为了有效收集利用永磁发电机系统中的往复运动机械能量,提出了一种新型机械整流式转子永磁发电机结构。该结构是在其齿圈转子内部增设行星定轴传动系统,并选择滚珠丝杠作为该发电机的原动机,通过集成于定轴系统中的两个单向轴承的单向锁止作用将输入端的双向直线运动转化为齿圈转子的单向旋转,实现机械整流功能。建立了发电机6极36槽物理模型,采用气隙相对磁导法对该模型在不同机电结构参数和丝杠往复运行工况下的电磁特性进行分析。仿真结果表明:所提发电机效率的变化幅度受永磁体结构参数、中心轮齿数和气隙长度变化的影响在10%以内,效果并不显著;在负载增至30Ω、丝杠往复速度为1 m/s和驱动力为100 N的工况下,所提发电机效率达到最高,接近于80%,且趋于稳定,相比于往复速度、驱动力分别为0.2 m/s、100 N以及1 m/s、500 N的工况,其效率分别提升了约26%、22%,且效率变化幅度受丝杠往复速度比变化减小了7.2%,受往复驱动力比变化减小了21.2%。结果表明,通过增大丝杠往复速度和负载电阻,同时减小其往复驱动力,不仅能够有效提高所提发电机对往复运动机械能量的利用效率,还能减弱丝杠往复速度比和往复驱动力比变化对其效率变化幅度产生的影响。

石英挠性加速度计中补偿环的优化设计

温度对石英挠性加速度计力矩器磁路的稳定性有着极大的影响,进而使标度因数发生变化。为了提高石英挠性加速度计的稳定性和测量精度,首先利用ANSYS有限元仿真分析磁路中气隙处的磁场分布,确定了力矩线圈最优工作位置,减少因摆片上下摆动引起的测量误差;然后对比了在-20℃～60℃时有无补偿环对工作气隙磁通密度的影响,验证了补偿环的温度补偿作用;最后结合实验数据,对温度在20℃～60℃范围内变化时补偿环的尺寸进行了优化。结果表明,在线圈最优工作位置以及补偿环适当尺寸下,工作气隙磁场的温度稳定性得到了很大提高。

基于传递特性的行星齿轮耦合故障研究

在振源与测点关系的基础上,模拟出齿轮内部啮合点处的接触力,应用系统辨识的理论,建立了基于AR X模型的传递函数。通过分析正常状态,对行星齿轮缺齿和行星齿轮均匀磨损两种单故障的传递函数进行总结,引出了行星齿轮缺齿-行星齿轮均匀磨损耦合故障状态下的连带故障频率。通过耦合故障状态下各啮合点处的啮合接触力在测点处的贡献量,分析了耦合故障对传递路径的影响,以此作为故障诊断识别的一个重要参数。