球轴承外圈沟道磨削圆度误差分析与仿真

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作者 桑银垒 余永健 +2 位作者 尹延经 曾献智 薛玉君 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第7期116-120,共5页

为了对球轴承外圈沟道动态成圆过程进行真实有效的数值仿真以及对沟道的最终圆度进行科学合理的预测,建立了一种考虑工件和砂轮中心位置变化的外圈沟道动态成圆模型。首先,分析了沟道磨削过程中由于轴承外圆几何误差引起的中心位移以及... 为了对球轴承外圈沟道动态成圆过程进行真实有效的数值仿真以及对沟道的最终圆度进行科学合理的预测,建立了一种考虑工件和砂轮中心位置变化的外圈沟道动态成圆模型。首先,分析了沟道磨削过程中由于轴承外圆几何误差引起的中心位移以及砂轮径向跳动误差,基于砂轮不平衡和磨削力变化建立了磨削系统的动力学方程;然后,综合考虑沟道磨削过程中砂轮与沟道的相互耦合作用、砂轮磨损和几何变形关系建立了沟道磨削动态成圆模型;最后,对沟道成圆进行了数值仿真,为有效预测外圈沟道磨削圆度提供了可靠的分析方法。通过同步仿真与试验参数,进行了多工况角接触球轴承外圈沟道磨削试验,试验结果证实了所提出的外圈沟道磨削圆度预测模型的合理性。 展开更多

关键词 球轴承 外圈沟道 圆度误差 工艺参数

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基于EEMD与CNN-BiLSTM的噪声环境下滚动轴承故障诊断方法

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作者 李军星 徐行 +1 位作者 贾现召 邱明 《轴承》 北大核心 2025年第2期85-92,共8页

针对滚动轴承在噪声环境中发生故障时,传统深度神经网络容易出现特征提取不充分,过拟合,泛化能力不足的问题,提出一种集成经验模态分解(EEMD)与卷积神经网络-双向长短时记忆网络(CNN-BiLSTM)的故障诊断方法。在信号预处理阶段使用EEMD... 针对滚动轴承在噪声环境中发生故障时,传统深度神经网络容易出现特征提取不充分,过拟合,泛化能力不足的问题,提出一种集成经验模态分解(EEMD)与卷积神经网络-双向长短时记忆网络(CNN-BiLSTM)的故障诊断方法。在信号预处理阶段使用EEMD将噪声环境下的振动信号分解为一系列固有模态函数,降低噪声的影响;在CNN部分的第1层使用大卷积核与多分支结构获得不同的感受野,在每一个分支中随机丢弃一些数据增强模型的抗干扰能力,从而提取到更具泛化能力的多样化特征信息,后续部分使用残差结构,以免网络较深时发生梯度消失的现象,解决深层次网络退化问题;在BiLSTM部分使用2个并行的分支结构,用于增强模型对时序信息的利用,从而提高模型在不同工况和噪声环境下的准确率。使用凯斯西储大学轴承数据集和西安交通大学轴承数据集对所提方法进行验证,并与其他深度学习方法和传统机器学习方法进行对比,结果表明本文方法在多种工况和噪声环境下均取得了优异的故障诊断性能。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 集成经验模态分解 卷积神经网络 双向长短时记忆神经网络

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基于变载工况的海上风电机组主轴轴承刚柔耦合动态响应分析 被引量：3

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作者 庞晓旭 朱定康 +2 位作者 左旭 郝文路 邱明 《轴承》 北大核心 2024年第9期52-62,共11页

针对海上风电机组主轴用三排圆柱滚子轴承在恒载工况下的仿真结果存在局限性、片面性的问题,提出了一种变载工况下的仿真分析方法,建立了轴承接触力学模型和柔性体模型并对轴承内圈、外圈、保持架进行了刚柔耦合处理。基于变载工况,分... 针对海上风电机组主轴用三排圆柱滚子轴承在恒载工况下的仿真结果存在局限性、片面性的问题,提出了一种变载工况下的仿真分析方法,建立了轴承接触力学模型和柔性体模型并对轴承内圈、外圈、保持架进行了刚柔耦合处理。基于变载工况,分析了刚性模型与刚柔耦合模型的理论速度、仿真速度以及加速度响应,并通过刚柔耦合模型研究了三排圆柱滚子轴承内部不同接触表面的接触力特性,结果表明:刚性模型的自转误差比刚柔耦合模型大3.67~22.6倍,刚柔耦合模型的加速度趋势更加平稳且速度波动更小;近风叶轮毂端的推力滚子受力约是远端推力滚子的1.85倍,保持架的平均受力是远端保持架的1.6倍。 展开更多

关键词 滚动轴承 风力发电机组 圆柱滚子轴承 变载荷 刚柔耦合 动态响应

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基于模糊理论的立式磁轴承系统保护轴承抗冲击影响因素分析 被引量：2

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作者 朱定康 庞晓旭 +2 位作者 黄昆 邱明 董艳方 《轴承》 北大核心 2024年第10期55-64,共10页

为分析立式磁轴承失效后保护轴承受转子冲击的影响因素及其影响程度,仿真立式磁轴承系统中转子跌落至保护轴承的动力学过程,建立Ⅰ-Ⅱ级模糊综合评价模型对保护轴承所受轴向碰撞力各影响参数的影响程度进行评判,并利用熵权法、灰色关联... 为分析立式磁轴承失效后保护轴承受转子冲击的影响因素及其影响程度,仿真立式磁轴承系统中转子跌落至保护轴承的动力学过程,建立Ⅰ-Ⅱ级模糊综合评价模型对保护轴承所受轴向碰撞力各影响参数的影响程度进行评判,并利用熵权法、灰色关联度法对模型进行验证,结果表明:随着转子质量、轴向保护间隙、转子偏心角度增大以及有保持架更换为无保持架,保护轴承内圈所受最大轴向碰撞力增大,随着填球数增大,最大轴向碰撞力先减小后增大,而转子转速、滚动体材料、径向保护间隙的变化对轴向碰撞力的影响不大;各参数的影响程度从大到小为转子质量、保护轴承填球数、轴向保护间隙、转子偏心角度、保护轴承有无保持架、滚动体材料、转子转速、径向保护间隙;模糊综合评价模型与熵权法、灰色关联度法的评价结果基本一致,验证了在乏信息条件下利用模糊综合评价模型评价各参数对保护轴承所受轴向碰撞力的影响程度的有效性。 展开更多

关键词 滚动轴承 磁力轴承 模糊综合评价方法 系统动力学模型 碰撞力 仿真

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考虑圆度误差的角接触球轴承温升特性研究 被引量：1

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作者 马瑞翔 余永健 +1 位作者 薛玉君 刘永刚 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第8期1330-1341,共12页

以往有关于轴承温升特性的研究多注重轴承温升以及圆度误差对轴承振动的影响,其中圆度误差对轴承温升影响的文献较少,且研究对象多针对的是低速、轻载轴承的温升。为此,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角... 以往有关于轴承温升特性的研究多注重轴承温升以及圆度误差对轴承振动的影响,其中圆度误差对轴承温升影响的文献较少,且研究对象多针对的是低速、轻载轴承的温升。为此,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型,研究了轴承沟道圆度误差对轴承温升的影响规律。首先,以轴承拟动力学、弹流润滑理论、传热学理论和基尔霍夫能量守恒定律为基础,建立了考虑圆度误差、轴承预紧力、离心效应、热力耦合等影响的角接触球轴承热-力耦合模型;然后,利用模型分析了不同工况条件、圆度误差对轴承温升特性影响;最后,将模型计算结果与试验结果进行了比较,验证了角接触球轴承热-力耦合模型的合理性。研究结果表明:模型计算结果和实验结果相比,最大相对误差为5.37%;随着圆度误差阶次的增加,轴承温度呈现波动性变化,且随着转速的增加,波动趋势愈加显著;随着润滑油温度的升高,温度波动逐渐减小;当圆度误差的阶次等于球数n/2±2(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度比不考虑圆度误差时要低,因此将圆度误差控制在特定阶次内能有效降低轴承温升,从而提高工作效率;轴承外圈温度的波动性与外圈圆度误差的幅值成正比,为轴承设计提供了重要参考;外圈温度与沟道圆度误差阶次之间呈周期性变化,并与钢球的个数形成映射关系,当圆度误差阶次等于球数的(2 n-1)/4倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度达到最高;当圆度误差阶次等于球数的n/2倍(n=1,2,3…)时,轴承外圈温度最低,这一规律可为轴承的优化提供具体参考方向。 展开更多

关键词 角接触球轴承热-力耦合模型 轴承拟动力学模型 轴承沟道圆度误差 热网络法 摩擦力矩 温度波动

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考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法 被引量：2

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作者 李军星 高锐 +3 位作者 邱明 李燕科 刘静涛 刘志卫 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期420-427,共8页

载荷是滚动轴承运转过程中不可忽视的因素,不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有随机时变的特点,提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法,以解决传统方法忽略轴承载荷时变性... 载荷是滚动轴承运转过程中不可忽视的因素,不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有随机时变的特点,提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法,以解决传统方法忽略轴承载荷时变性导致的评估精度较低的问题。利用灰色预测模型,构建了轴承当量动载荷随机时变过程的分析模型,对小样本载荷数据进行预测补充;在此基础之上,提出了基于动态应力—强度干涉模型的轴承可靠性寿命评估方法,得到了动载荷的工作区间,从而获得轴承可靠性寿命区间;进行了圆柱滚子轴承NU206E的可靠性寿命测试,对该方法进行验证。结果表明:与传统方法相比,采用所提出的方法得到的轴承寿命评估值与测试值较接近,精度较高,评估时间较短,且能获得覆盖大部分测试值的寿命区间。结合灰色预测模型和动态应力—强度干涉模型的滚动轴承可靠性寿命评估方法具有良好的工程应用价值,为变载工况下的滚动轴承可靠性评估提供了新的思路。 展开更多

关键词 滚动轴承 可靠性评估 灰色预测模型 时变应力 应力—强度干涉模型

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定时截尾试验下滚动轴承的可靠性评估方法

7

作者 李军星 许雅杰 +2 位作者 邱明 吕锋 张勇波 《轴承》 北大核心 2024年第12期35-39,共5页

越来越多的轴承具有高可靠性、长寿命的特点,针对该类轴承的定时截尾寿命试验,提出了一种基于区间统计量的可靠性评估方法:充分利用从最后一个失效数据继续试验到没有发生产品失效这一重要试验信息,结合威布尔分布建立了轴承的寿命分布... 越来越多的轴承具有高可靠性、长寿命的特点,针对该类轴承的定时截尾寿命试验,提出了一种基于区间统计量的可靠性评估方法:充分利用从最后一个失效数据继续试验到没有发生产品失效这一重要试验信息,结合威布尔分布建立了轴承的寿命分布模型,并根据高斯-马尔科夫定理提出了基于区间统计量的轴承寿命分布参数最佳线性无偏估计方法,同时推导出轴承可靠度和可靠寿命的单侧置信下限。通过仿真分析和某圆柱滚子轴承试验验证了该方法的有效性和适用性,结果表明与极大似然估计法和最小二乘法相比,该方法更接近真实值。 展开更多

关键词 滚动轴承 圆柱滚子轴承 可靠性评估 截尾寿命试验 威布尔分布 极大似然估计法 最小二乘法

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基于SCSSA-VMD-MCKD的轴承早期微弱故障异常检测方法 被引量：3

8

作者 陈立海 谭奥 +2 位作者 贺永辉 张笑琼 白晓龙 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第12期2129-2141,共13页

针对滚动轴承在强噪声干扰下早期微弱故障不易被检测的问题,提出了一种基于结合正余弦和柯西变异的麻雀智能搜索算法优化变分模态分解与最大相关峭度解卷积(SCSSA-VMD-MCKD)的轴承早期微弱故障异常检测方法。首先,采用结合正余弦和柯西... 针对滚动轴承在强噪声干扰下早期微弱故障不易被检测的问题,提出了一种基于结合正余弦和柯西变异的麻雀智能搜索算法优化变分模态分解与最大相关峭度解卷积(SCSSA-VMD-MCKD)的轴承早期微弱故障异常检测方法。首先,采用结合正余弦和柯西变异的麻雀智能搜索算法(SCSSA)优化了VMD参数α和K,进而对轴承故障信号进行了自适应分解,根据加权包络谱峰值因子指标(WEPF)筛选有效模态分量,并重构得到了重构信号;然后,采用SCSSA优化了MCKD参数T、L和M,并用优化后的MCKD方法增强了重构信号故障冲击成分;最后,对经MCKD增强后的重构信号进行了包络谱分析,提取到了轴承故障特征频率及倍频;利用轴承故障仿真信号和试验信号对该故障异常检测方法进行了验证分析。研究结果表明:该检测方法能够有效降噪并自适应增强故障冲击成分,相较于经SCSSA-VMD分解并重构的信号,故障仿真信号和实测试验信号信噪比分别提升了102.6%和81.3%,均方根误差分别降低了26.7%和33.3%;轴承内外圈故障特征频率及倍频幅值更为突出,能够实现强噪声背景下滚动轴承早期微弱故障异常检测目的,与SSA-VMD-MCKD方法相比,更能突显该方法的优越性。 展开更多

关键词 滚动轴承 故障诊断 故障冲击成分增强 结合正余弦和柯西变异的麻雀智能搜索算法 变分模态分解 最大相关峭度解卷积

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基于智能滚子的轴承接触载荷测量方法

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作者 陈小龙 仲志丹 +2 位作者 李云峰 刘明辉 李畅 《轴承》 北大核心 2024年第10期18-25,共8页

针对三排圆柱滚子轴承接触载荷难以测量的问题,在有限元仿真和谐波分析的基础上提出了接触载荷连续测量方法并设计了用于测量轴承接触载荷的智能滚子。以某型号盾构机主轴承为例,首先根据接触载荷连续测量方法设计了相应的载荷传感器以... 针对三排圆柱滚子轴承接触载荷难以测量的问题,在有限元仿真和谐波分析的基础上提出了接触载荷连续测量方法并设计了用于测量轴承接触载荷的智能滚子。以某型号盾构机主轴承为例,首先根据接触载荷连续测量方法设计了相应的载荷传感器以及智能滚子,然后通过虚拟组桥仿真分析了接触载荷连续测量方法消除滚子自转角度对载荷测量影响的能力,最后通过标定试验获取载荷传感器输出与接触载荷间的线性关系进而实现接触载荷测量。结果表明:智能滚子内孔壁上的环向应变是关于滚子自转角度的具有谐波性的函数;设计的载荷传感器可以较好地消除滚子自转对载荷测量的影响,能够实现轴承接触载荷的连续测量。 展开更多

关键词 滚动轴承 圆柱滚子轴承 智能轴承 传感器 仿真 谐波分析 接触应力

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滚动轴承径向游隙可靠性设计

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作者 李军星 宁世杰 邱明 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期738-745,共8页

游隙是评价滚动轴承精度和质量的关键因素之一。科学合理地选择游隙有利于延长轴承寿命,而传统基于工程经验的游隙确定方法往往缺乏理论依据和可靠性。由此,提出了基于应力-强度干涉模型的滚动轴承径向游隙可靠性设计方法。首先,将轴承... 游隙是评价滚动轴承精度和质量的关键因素之一。科学合理地选择游隙有利于延长轴承寿命,而传统基于工程经验的游隙确定方法往往缺乏理论依据和可靠性。由此,提出了基于应力-强度干涉模型的滚动轴承径向游隙可靠性设计方法。首先,将轴承原始径向游隙和失效径向游隙看作随机变量,构建轴承二维随机干涉模型;其次,针对工程中常用的服从正态分布、对数正态分布、指数分布和Weibull分布的轴承原始径向游隙和失效径向游隙,推导了求解滚动轴承可靠性的解析式以及在给定可靠度下轴承径向游隙置信区间;最后,将求得的16004深沟球轴承径向游隙置信区间与现行国家标准对比,结果验证了所提出方法的有效性和适用性。研究表明:采用所提出方法设计的滚动轴承径向游隙置信区间符合国家标准,且更加合理可靠;可以设计出任意可靠度下的轴承径向游隙置信区间,为滚动轴承的设计和优化提供了理论支撑。 展开更多

关键词 滚动轴承 径向游隙设计 应力-强度干涉模型 正态分布 WEIBULL分布

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磁控溅射制备高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层摩擦学性能 被引量：2

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作者 张英豪 侯雪滨 +3 位作者 蔡海潮 薛玉君 裴露露 田昌龄 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期82-89,共8页

为改善高熵合金涂层的摩擦学性能,通过石墨与AlTiVCrNb高熵合金靶共溅射制备(AlTiVCrNb)C涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层的成分、表截面形貌和物相,采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的硬度、弹... 为改善高熵合金涂层的摩擦学性能,通过石墨与AlTiVCrNb高熵合金靶共溅射制备(AlTiVCrNb)C涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析涂层的成分、表截面形貌和物相,采用纳米压痕仪、球盘式摩擦磨损试验机测试涂层的硬度、弹性模量和摩擦学性能,采用白光干涉三维形貌仪表征涂层的磨损情况。试验结果表明:随着涂层中碳含量增加,高熵组分从BCC/FCC双相向单一FCC结构转变,且涂层的微观组织结构也随之变化;由于碳化物的形成和固溶强化,涂层呈现良好的摩擦学性能;在涂层碳原子分数为20.83%时,涂层的摩擦性能和力学性能达到最优,此时摩擦因数最低,为0.35,涂层硬度与弹性模量最高,分别为17.84、182.72 GPa。研究表明,在磁控溅射工艺中石墨与AlTiVCrNb高熵合金共溅射,可以获得摩擦学性能良好的高熵碳化物(AlTiVCrNb)C涂层。 展开更多

关键词 磁控溅射 高熵合金涂层 摩擦学性能 高熵碳化物涂层

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沉积压力对石墨共溅射沉积(AlTiVCrNb)CxNy涂层结构及摩擦学性能的影响

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作者 张英豪 侯雪滨 +3 位作者 蔡海潮 薛玉君 裴露露 田昌龄 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期61-69,140,共10页

目的研究不同沉积压力对磁控溅射(AlTiVCrNb)CxNy涂层微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备(AlTiVCrNb)CxNy涂层,利用相关设备分析涂层成分、形貌、晶向结构及各元素的化学形态,进一步采用纳米压痕仪、往复滑... 目的研究不同沉积压力对磁控溅射(AlTiVCrNb)CxNy涂层微观结构及摩擦学性能的影响。方法采用非平衡射频磁控溅射法制备(AlTiVCrNb)CxNy涂层,利用相关设备分析涂层成分、形貌、晶向结构及各元素的化学形态,进一步采用纳米压痕仪、往复滑动摩擦磨损试验机和白光干涉形貌仪,对涂层的硬度、弹性模量和摩擦磨损性能进行表征。结果随着沉积压力的增大,(AlTiVCrNb)CxNy涂层表面形貌由分散柱状转变为花朵形柱状聚集,涂层截面形貌间隙度呈现先降低、后升高的趋势。在沉积压力为0.4 Pa时,涂层的致密性达到最优。(AlTiVCrNb)CxNy涂层的硬度和弹性模量随着沉积压力的增大,因受涂层中碳sp3键相对含量变化的影响,呈现出先升高、后降低的趋势,硬度最大值为21.23 GPa。在沉积压力为0.4 Pa、载荷为5 N时,涂层在摩擦磨损过程中因sp2团簇在对磨球表面形成质量较良好碳转移膜,(AlTiVCrNb)CxNy涂层的平均摩擦因数及磨损率达到最低,分别为0.261和0.69×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。结论沉积压力的变化对(AlTiVCrNb)CxNy涂层的微观结构、力学性能及摩擦学性能产生较大影响,通过石墨共溅射可以制备出结构组织优良、摩擦性能较优异的(AlTiVCrNb)CxNy涂层。 展开更多

关键词 磁控溅射 沉积压力 (AlTiVCrNb)CxNy涂层 摩擦学性能

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