圆锥滚子轴承套圈辗扩成形有限元模拟

环件辗扩是轴承套圈的主要成形方法,加工质量直接影响轴承的使用性能。以圆锥滚子轴承为例,基于DEFORM建立套圈径向辗扩有限元模型,通过试验验证了模型的正确性,并分析了初始辗扩温度、芯辊进给速度和主动辊转速对套圈等效应变和温度的影响,结果表明:初始辗扩温度、芯辊进给速度增大,套圈等效应变减小;主动辊转速增大会使套圈等效应变增加;芯辊进给速度和主动辊转速增大,套圈温度升高且温度分布更均匀。

大跨距双列圆锥滚子轴承热态特性

针对摩擦发热会影响轴承寿命的问题,基于滚动轴承动力学理论,建立了考虑滚子修形的重载特种车辆用大跨距双列圆锥滚子轴承动力学分析模型和精细化轴承功耗数学模型,研究结构、工况参数对轴承摩擦功耗的影响规律,并对滚子与套圈的内滚道、外滚道和大挡边之间的接触温度特性进行分析。研究结果表明:转速、径向载荷增大以及内滚道倾角减小,滚子与挡边、滚道接触区最大温度均增大,且挡边接触区最大温度增大速率较快。轴向载荷增大会使受压侧受载最大滚子与套圈大挡边、滚道接触区最大温度均增大,套圈大挡边接触区最大温度增大速率较快;放松侧温度也增大,但增大速率较慢;倾覆力矩会导致两列滚动体温度产生差异,选择合适的跨距可以减小倾覆力矩对轴承温度的影响。

基于少数据样本的滚动轴承寿命分段预测方法

针对少数据样本下,滚动轴承难以准确预测剩余使用寿命(RUL)的问题,提出了一种结合卷积长短期记忆网络(ConvLSTM)与对抗性判别域自适应网络(ADDA)的轴承寿命分段预测方法。首先,利用稀疏概率自注意力机制对特征集进行了筛选,提取了具有时变性的特征集,以获取最优全局特征,确定分段点以作为ADDA模型的输入;然后,针对不同阶段的退化特点建立了相应的健康评估指标;对处于健康状态的轴承,利用ConvLSTM网络预测了轴承健康阶段的寿命,将健康阶段预测数据作为局部特征输入ADDA网络与最优特征集(全局特征),进行了对抗训练,以实现故障阶段的寿命预测,并使用全连接层输出滚动轴承的预测剩余使用寿命;最后,采用PHM2012数据集与工程试验数据分别对模型进行了验证。研究结果表明:相较于ConvLSTM模型、RNN-HI模型、CNN-LSTM模型,ConvLSTM-ADDA寿命预测方法的平均绝对误差分别降低了78.16%、53.14%、67.13%,平均得分分别提高了66.42%、92.81%、32.37%;相较于LSTM模型、CNN-LSTM模型以及Transformer模型,ConvLSTM-ADDA寿命预测方法的均方误差分别降低了80.11%、54.95%、55.94%。因此,该算法模型能够实现对较少数据样本的轴承寿命进行RUL预测的目的,且具有较高的精度。

基于改进SSA的参数优化VMD和ELM的轴承故障诊断

针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取导致故障分类效果差的问题,提出了一种基于改进麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)进行自适应参数优化的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和多层特征向量融合的极限学习机(Extreme Learning Ma⁃chine,ELM)的滚动轴承故障诊断方法。首先,根据适应度函数值和迭代次数自适应改变SSA的寻优步长;随后,将改进后的SSA对VMD算法的重要参数(分解个数K和惩罚因子α)进行自动寻优,适用度函数采用最小包络谱熵;接着,提取经SSA-VMD分解后的包络谱熵最小的内蕴模态函数(In⁃trinsic Mode Function,IMF)分量作为最优分量,并计算其特征值;最后,通过变异系数法筛选,构造均方根值和峰值为第一层二维特征值向量,构造样本熵、峭度和均方根为第二层三维特征值向量,分别送入极限学习机ELM进行滚动轴承故障的训练分类。试验结果表明,本文算法具有良好的故障诊断效果且最终可实现98.25%的分类准确率和93.36%的实际诊断精度。

基于改进AFSA的参数优化VMD和ELM的轴承故障诊断

针对滚动轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取,导致故障分类效果差的问题,提出了一种基于改进人工鱼群(AFSA)进行参数优化的变分模态分解(VMD)和多特征向量融合的极限学习机(ELM)的滚动轴承故障诊断方法。首先,将改进后的AFSA对VMD算法的重要参数(分解个数K和惩罚因子α)进行自动寻优,适用度函数采用最小包络谱熵;其次,提取经AFSA-VMD分解后的包络谱熵最小的内蕴模态函数(IMF)分量作为最优分量,通过计算最优IMF分量的均方根值和峰值构造第一层特征值向量,计算最优IMF分量的样本熵、峭度和均方根构造第二层特征值向量;最后,将特征值向量送入极限学习机ELM进行滚动轴承故障的训练分类。试验结果表明本文算法具有良好的故障诊断效果且最终可实现98.25%的分类准确率和93.36%的实际诊断精度。

粒子群PID控制器在角接触球轴承组件角刚度测量仪中的应用

设计了一种以伺服电缸为加载系统的角接触球轴承组件角刚度测量仪。为提高测量仪的精度,建立了伺服系统的数学模型,并提出了一种由粒子群算法整定PID参数的控制方法。仿真和试验表明:与常规PID控制相比,粒子群PID控制方法到达稳态的时间缩短了0.8 s,超调量减小了25%,而且基本无振荡现象,能满足伺服控制系统响应快,稳定性强的要求。

载流工况下圆柱滚子轴承等效电容计算分析及试验验证

电场环境中的高频轴电流直接影响轴承的使用寿命,使轴承出现电蚀,进而影响整个传动系统的工作性能和使用寿命。为更准确地分析载流工况下轴承运行参数对轴承等效电容的影响,基于滚动轴承动力学理论建立了一种圆柱滚子轴承等效电容动力学模型,得到滚子与滚道之间的动态赫兹接触面积和动态油膜厚度并计算出轴承等效电容,实现了圆柱滚子轴承等效电容的动态仿真,分析了轴承转速和径向载荷对圆柱滚子轴承等效电容的影响规律。结果表明:随着轴承转速的增加,轴承等效电容随之减小,但轴承击穿阈值电压随之增大;随着径向载荷的增加,轴承等效电容随之增大,但轴承击穿阈值电压随之减小;当其他条件一定时,适当提高轴承的d_(m)n值、增加轴承宽度和滚子直径可以防止轴承被击穿。通过载流轴承试验机进行试验,试验与仿真结果的最大误差为10.1%,验证了理论计算与模型仿真的合理性。

考虑修形的双列圆锥滚子轴承热特性研究

以往针对圆锥滚子修形的研究大多数都集中于滚子修形对轴承接触区域应力分布和载荷分布等方面的影响,很少有对基于滚子和滚道修形的双列圆锥滚子轴承接触区热特性的系统性研究。针对重型卡车车桥用双列圆锥滚子轴承承载较大,且失效形式多为高温失效的问题,对双列圆锥滚子轴承的热特性进行了研究。首先,基于滚动轴承动力学理论和滚子与滚道的对数修形理论,建立了重卡车桥用双列圆锥滚子轴承动力学模型;然后,基于摩擦功耗理论和热传递理论,建立了轴承摩擦功耗模型和热分析模型,研究了滚子、滚道修形参数对轴承热特性的影响规律;最后,搭建了轴承温度试验台,通过对比试验对仿真结果进行了验证。研究结果表明:滚子与滚道修形参数对相应滚子与滚道接触区的温度分布影响基本一致,修形系数大于0.8时,其能够消除端部应力集中的影响,系数过大则使滚子与滚道接触区最高温度增大;修形偏移量的变化会使接触区的最高温度位置发生变化;滚子与滚道同时修形,滚子与滚道修形偏移量接近时,滚子与大挡边接触区的最高温度较低。

重载工况下卡车车桥轴承润滑特性分析

为提高卡车车桥轴承的润滑性能,以某型卡车车桥轴承为研究对象,在重载工况下建立考虑表面粗糙度的等温线接触弹性流体动压润滑模型。采用有限差分法对模型进行求解,分析了当量半径、润滑油粘度、粗糙度幅值以及粗糙度波长等参数变化下对润滑特性的影响。结果表明:在所研究的参数变化范围内,随着当量半径增大,油膜压力减小,油膜厚度增大;随着润滑油粘度的增大,最大压力先增大后减小,最小膜厚逐渐增大;随着粗糙度波长增大,最大压力先减小后增大,摩擦系数先减小后增大,最小膜厚变化较小;随着粗糙度幅值增大,最大压力先减小后增大,摩擦系数逐渐增大,最小膜厚变化较小。合理范围内增加当量半径、润滑油粘度取0.11~0.345 Pa·s、粗糙度波长取1.2~1.54、幅值小于0.02时润滑性能最好,同时有利于提升轴承疲劳寿命。

卡车用圆锥滚子轴承外圈轧制成形模拟研究

轧制工艺会影响轴承套圈内部微观组织,从而影响轴承的综合力学性能,为提高卡车用圆锥滚子轴承套圈的使用寿命以及可靠性,研究轴承套圈内部组织演变规律。基于DEFORM-3D平台建立圆锥滚子套圈外圈径轴向热轧过程有限元模型,在不同初始轧制温度和芯辊进给速度条件下得出热轧后环件应变、温度场以及晶粒尺寸的变化规律。结果表明:环件最大应变发生在内外表面与上下端面的交界处;环件最大温度与最大晶粒尺寸均出现在环件心部;环件平均晶粒尺寸随初始轧制温度的升高而减小;随着芯辊进给速度的增大而增大,但环件晶粒分布更为均匀。

圆锥滚子轴承半凸滚子的优化研究

众所周知,滚子轮廓对圆锥滚子轴承的总体性能有着非常大的影响。在传统的滚子轴承外形尺寸的设计中,常常从轴承的疲劳寿命等方面对其进行分析,但很少同时考虑和分析滚子的动态刚度及疲劳寿命。从轴承的疲劳寿命和刚度特性来看,在现有的滚子类型中,半凸面滚子被认为是最佳的滚子轮廓之一。在对半凸面滚子进行优化设计过程中,重点研究了两个基本参数,一是中心直长,二是凸弧半径,而且是在同时考虑疲劳寿命及动态刚度的情况下,获得了优化参数。

真空环境下MoS_(2)基固体润滑轴承摩擦磨损特性

真空环境下MoS_(2)基固体润滑轴承的摩擦磨损特性对轴承的工作性能及磨损寿命具有重要影响。以真空球-盘摩擦磨损试验机为依托,基于滚动轴承拟静力学和Archard磨损理论,建立了固体润滑轴承的磨损寿命模型,并进行了试验验证。采用数值仿真方法,研究了固体润滑轴承工况参数和结构参数对其摩擦磨损特性的影响规律。结果表明,所建立的模型能够较好地预测轴承的磨损寿命,计算结果与试验结果的误差在11.7%以内。承受轴向载荷的固体润滑轴承低速运转时的磨损寿命与转速无关,但载荷对其磨损寿命影响较大,呈负相关趋势;内外套圈沟曲率半径系数的变化直接影响轴承的磨损寿命,且随内沟曲率半径系数的增加而变大,随外沟曲率半径系数的增加而变小;轴承钢球个数增加、接触角增大均可有效地降低轴承的磨损率,提高轴承的磨损寿命。

磨削力建模研究进展

磨削力是磨削过程中的重要物理量,对分析磨削机理、加工质量和砂轮磨损等方面起着至关重要的作用。对磨削力建模的方法与适用条件进行了现状分析,讨论了经验建模法、理论建模法及有限元分析法的磨削力建模方法,对比分析了三种建模方法的原理及优缺点。