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[博士论文] 何俊
机械制造及其自动化 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着社会对产能需求的增大以及科技水平的进步,机械设备正朝着高速、高效、高精度方向发展。齿轮箱作为机械设备中用于连接和传递动力的关键部件,一旦发生故障将直接影响设备的安全可靠运行。因此,开展齿轮箱故障诊断技术研究,准确地识别出故障模式,对保障机械系统安全可靠运行,避免重大事故的发生具有非常重要的意义。本文以齿轮箱为研究对象,围绕着其在智能故障诊断领域中的几项关键问题:故障特征提取、故障特征评价与选择、故障诊断模型训练以及多传感器信息融合展开了深入的研究,主要内容包括以下四个方面:
  (1)滚动轴承振动信号的故障特征提取方法研究:针对滚动轴承振动信号表现出的强非平稳性以及故障特征不明显的现象,提出了一种基于同步压缩小波变换和非负矩阵分解的滚动轴承振动信号特征提取新方法;利用同步压缩小波变换对滚动轴承振动信号进行时频分析,提取出能够表征滚动轴承不同故障状态的特征空间;针对时频分析后存在的轻微模式混叠及维度过高的问题,利用非负矩阵分解对特征空间进行精简和优化,获取维度适中且对各种故障模式敏感程度较高的特征集;实验分析结果验证了本文方法的有效性。
  (2)基于深度置信网络的非监督式智能故障诊断方法研究:分析了基于监督式特征学习机制的传统智能诊断方法在对机械结构进行故障诊断时所存在的问题;提出了一种基于深度置信网络的非监督式智能故障诊断方法,实现了对齿轮箱内部滚动轴承多种不同类型故障的准确识别;研究了深度置信网络的自适应特征学习能力以及模型参数变化和样本数目变化对其性能的影响情况;实验分析结果表明,相比起传统的智能诊断方法,本文方法具有更好的分类性能和更强的鲁棒性。
  (3)齿轮故障的振动特性分析方法研究:建立了齿轮传动的简化动力学模型,研究随机激励作用下齿轮振动特性;同时还建立了齿轮故障信号模型,利用仿真信号进行特征提取及诊断模型训练,并将该诊断模型用于识别实测振动信号所对应的齿轮故障状态,准确地识别出了多种齿轮故障,为解决工程实际中存在的故障数据样本缺乏、诊断模型训练不充分这一问题提供了一种全新的思路。
  (4)基于多传感器信息融合的齿轮箱智能故障诊断方法研究:针对基于单传感器的智能诊断方法在对机械系统进行故障诊断时容易出现的诊断信息不完备这一缺陷,以及仅依据单一的评价准则选择出的故障特征可能并非最优这一潜在问题,提出了一种基于多传感器信息融合的齿轮箱智能故障诊断方法;结合能量算子和时域同步平均提取出来自多传感器及多特征域的故障信息;进而结合距离评价函数和最大相关最小冗余筛选出对故障敏感且包含冗余信息较小的故障特征;实验数据分析结果表明,相比起传统的基于单传感器信息的故障诊断方法,本文方法能够更准确地识别出齿轮箱多种故障类型。
[博士论文] 牛乾
机械制造及其自动化 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着社会的进步、科技的发展、现代工业水平的提高,机械设备日益向大型化、高速化、精密化、系统化及自动化方向发展。为了满足生产要求,机械设备功能越来越复杂,工作环境更加恶劣多变,在长期运行过程中会逐渐老化,剩余寿命会逐步下降,发生故障的潜在可能性逐渐增加。故障一旦发生,不仅造成巨大的经济损失,甚至会导致灾难性的人员伤亡,形成严重的社会影响。重大机械设备如燃气轮机、航空发动机、风力发电机等,都离不开旋转部件。关键机械旋转部件如轴承、齿轮、转轴等的性能状态直接影响着机械设备能否长期安全可靠地运行。某一部件发生故障,都有可能引发一系列的连锁反应,导致整台设备乃至整条生产线的异常运行。
  机械旋转部件在服役过程中会经历由正常到退化直至失效的过程,这期间通常要经过一系列不同的性能退化状态。传统的故障诊断研究多是关注机械旋转部件健康和故障的二值状态,且进行故障诊断时,往往机械部件性能已严重退化。要想尽早地诊断出故障,更需要关注和了解机械旋转部件的性能退化过程。对机械旋转部件性能退化及其寿命预测方法的研究,有助于降低设备使用风险,避免因设备失效引起的灾难性事故,减少不必要的设备维护维修成本,提高设备使用效能,对于提高企业的经济效益和社会效益,促进国民经济的发展具有重要的意义。
  针对传统故障诊断技术通常只对健康和故障二值状态进行分类与识别的不足,本文着眼于机械旋转部件的性能退化过程,以性能退化机理研究为基础,开展了性能退化状态识别与跟踪及寿命预测的相关研究。主要研究内容包括以下四个方面:
  (1)振动-损伤耦合作用下机械旋转部件的性能退化机理研究。建立了机械旋转部件振动-损伤耦合作用下的性能退化模型,基于迭代运算提出了一种耦合模型的近似数值解法。进而以裂纹转子作为实例进行了具体地分析研究。分析了裂纹转子的竞争退化失效准则,建立了性能退化指标,分析了非线性振动行为以及各因素包括转速、不平衡偏心距和偏心角、阻尼系数,对裂纹转子性能退化过程的影响。研究结果表明,当忽略振动-损伤耦合作用会造成错误的性能退化寿命估计。对于裂纹转子,当转速远离共振区时,也可能由于在某些参数族下振动发生分岔而造成性能的快速退化。尽量减小不平衡偏心距和增大阻尼,可以有效地减慢裂纹转子的性能退化速度,延长性能退化寿命。
  (2)基于相空间曲变的机械旋转部件性能退化状态跟踪与识别方法研究。利用机械旋转部件运行具有周期性的特点,提出了一种改进的相空间曲变法。针对原相空间法计算量大和对相近的退化状态分辨能力差的不足,提出了改进的损伤跟踪函数计算方法和改进的性能退化信息提取方法。数值模拟和试验验证结果表明,相比于原方法,改进的相空间曲变法有效地减小了计算成本,对性能退化状态跟踪结果更加平滑准确,且对相近退化状态分辨能力更强。可以有效适用于机械旋转部件性能退化状态的实时跟踪与识别。
  (3)基于物理模型的非平稳载荷作用下的寿命预测方法研究。提出了一种非平稳随机载荷作用下疲劳寿命预测的频域法。通过经验模式分解和选择,得到了疲劳损伤有效的本征模式分量。进而提出了一种简化的非高斯过程雨流循环分布计算方法,计算各有效本征模式分量的雨流循环幅值分布。通过加权平均把有效本征模式分量的雨流循环幅值分布合成原应力历程的雨流循环幅值分布。结合线性损伤累积准则实现非平稳载荷作用下的疲劳寿命预测。通过对多种类型非平稳载荷的模拟仿真验证表明,该方法适用于工程实际中多种类型的非平稳载荷,且不需要预先获取原应力历程的相关先验知识。相比于传统的疲劳寿命预测时域法,该方法避免了大量的统计计数和复杂的动力学计算,大大减小了计算成本。
  (4)基于物理-数据混合模型的寿命预测方法研究。提出了一种基于物理-数据混合模型的剩余寿命预测方法。通过对损伤演化过程的定性分析建立损伤演化模型,采用改进的相空间曲变法提取损伤特征作为性能指标,采用Z统计量和切比雪夫不等式将性能退化过程自动地识别成若干不同的性能退化阶段。建立损伤演化模型参数的状态空间模型,采用无迹卡尔曼滤波更新外推模型参数实现剩余寿命预测。通过轴承加速寿命试验验证了该方法。结果表明该方法可以将基于物理模型和基于数据驱动寿命预测方法的优势有机地结合起来,充分利用了从性能退化机理研究中获取的和从历史数据、实时数据中获取的损伤演化信息。相比于单独基于物理模型和单独数据驱动的方法,该方法的剩余寿命预测值可以更快地趋近于真实值,预测结果更加稳定、准确。
[硕士论文] 陈云鹏
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:液压接头是液压系统工作中不可或缺的连接零件。由于液压接头中心孔属于深孔,在用普通钻头对其深孔加工过程中会出现冷却困难、散热不良、断屑及排屑困难等问题,经常出现钻头损坏并造成工件报废。在当前激烈的市场竞争情况下如何解决这些问题并对超大批量、小型液压接头以极低的成本生产加工出来成为了本课题研究工作的首要任务。本论文以超大批量、小型零件液压接头的低成本深孔钻削为研究对象,从金属切削热分析、低成本啄钻技术、全自动倒立式啄钻中心设计三方面进行了研究讨论。
  本论文通过对切削过程中切削热和刀具磨损原因的分析,得出刀具磨损主要与切削热有着密切关系,结合切削过程中刀具受热情况、温度分布和刀具材料的极限切削温度,推导出单次啄钻加工的极限钻削深度的计算方法,并利用有限元传热仿真验证其计算方法的正确性;通过对切削加工中深孔啄钻技术与普通深孔加工技术的刀具温度对比,得出影响深孔啄钻技术的主要参数,为啄钻加工在实际生产中的应用提供可靠理论依据。
  顺应智能制造发展的需要,与深孔啄钻加工技术相结合,目的是提高啄钻技术的加工效率,为相关企业设计研究出了全自动倒立式啄钻中心。针对超大批量、小型液压接头设计了自动上料、退料及旋转夹具等装置,并用UG三维建模软件建立了倒立式啄钻中心系统装配实体模型。
  利用数值模拟分析方法对啄钻中心的关键部件——旋转夹具进行静力分析,得到旋转夹具在静态载荷作用下每个节点的应力值与变形值;对旋转夹具进行的前十阶模态分析,得出对应每阶的频率、振幅和振动形态,进而分析夹具工作的动态特性。根据分析结果,判断此机床夹具能够满足工作需要。
  最后以普通麻花钻为刀具测试对象,利用普通数控机床,通过深孔啄钻加工与普通深孔加工刀具寿命对比试验和最佳啄钻深度探究试验,对深孔啄钻技术对刀具影响的理论研究成果进行了试验验证。
[博士论文] 石慧荣
机械设计及理论 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:腹板式斜齿圆柱齿轮可以有效减轻传动结构质量,避免高速大型传动结构中出现较大的冲击载荷,但是由于较薄的腹板和轮缘会引起轮齿和齿轮体较大的变形,从而使得轮齿接触线与理论位置不一致,导致斜齿轮传动中存在较大啮合刚度波动,造成传动系统出现较大的振动和噪声问题。因此本文提出一种在斜齿轮轮缘增设压电层的振动调控结构,通过对压电层施加控制激励电压实时改变轮缘形变,实现对啮合区轮齿接触线长度的控制,保证齿轮传动中具有合理的啮合刚度变化,从而提高腹板式斜齿轮传动的可靠性和稳定性。论文的主要研究内容归纳如下:
  (1)针对斜齿圆柱齿轮传动的特点,建立一种考虑时变啮合刚度和齿侧间隙的七自由度动力学模型,为了详细分析齿轮传动周向动态啮合误差波动特性,将斜齿轮系统简化成为一个单自由度系统,并且利用三次多项式拟合齿轮间隙函数对系统方程光滑化,利用多尺度法研究了斜齿轮传动系统的主共振和次共振稳态幅频变化曲线和稳定区域,揭示了斜齿轮传动系统出现振动和噪声的机理;进一步利用四阶Runge-Kutta法对系统方程进行数值求解,获得的斜齿轮传动系统二维分岔图表明在一定的激励频率范围内,特定的啮合刚度波动、载荷波动和静载荷作用下,会导致系统出现倍周期分岔、准周期运动或混沌行为。
  (2)为了准确计算斜齿轮啮合刚度,根据斜齿轮啮合传动机理提出一种轮齿接触线计算方法,通过与已有计算方法的比较证明了该方法计算的正确性,结合单位长度ISO轮齿最大啮合刚度计算准则和单齿啮合刚度变化规律,对斜齿轮啮合刚度进行了分析计算,研究了斜齿轮结构参数对啮合刚度和载荷分布系数的影响,分析表明该方法能够比较准确地近似计算斜齿轮啮合刚度,确定斜齿轮端面和轴面重合度对啮合刚度波动的影响,但无法考虑载荷沿轮齿接触线的变化,不能精确计算腹板式斜齿轮传动的啮合刚度。
  (3)由于腹板式斜齿圆柱齿轮变形较大引起轮齿接触线不准确,导致啮合刚度的复杂变化,为了实现对其啮合刚度的准确计算,提出一种结合有限元法和应变能法的斜齿轮啮合刚度计算方法,并应用Ansys软件建立了腹板式斜齿轮传动系统的有限元模型,通过与轮齿接触线分析法计算所得的变位系数和螺旋角与啮合刚度变化关系的比较,表明该方法能够综合考虑轮齿和齿轮体变形对啮合区轮齿接触线变化的影响,可以准确提取一对啮合齿轮的应变能和载荷,保证啮合刚度计算的准确性,应用该方法能够计算分析外加载荷、轮缘和腹板厚度对斜齿轮啮合刚度和轮齿载荷分布的影响,可以更加准确地获取腹板式斜齿轮啮合特性变化规律。
  (4)为了实现对腹板式斜齿圆柱齿轮传动啮合刚度的有效控制,提出一种针对轮缘敷设压电材料的啮合刚度主动控制模型,根据薄壁板壳一阶剪切变形理论、有限元法和Lagrange方程建立了压电耦合腹板式斜齿圆柱齿轮传动的动力学模型,计算了径向激化压电环宽度和厚度变化对轮缘变形和压电耦合力的影响,分析比较了控制激励电压对啮合区轮齿接触线和齿面载荷分布的影响,揭示改变控制电压能够引起轮齿接触线、啮合刚度和轮齿承载特性的较大变化。并且利用分段线性二次规划自适应控制法对斜齿轮传动系统的啮合刚度进行了优化控制,研究结果说明该方法能够在保证齿轮传动应用条件的情况下,有效减小啮合刚度的波动幅度,改善轮齿的载荷分布特性,从而拓展了腹板式齿轮传动的应用领域。
  (5)为了确定控制参数对压电耦合腹板式斜齿轮传动稳定性和有效性的影响,建立了压电耦合腹板式斜齿轮传动动态系统的速度、位移时滞反馈控制模型,应用多尺度法求得控制系统主共振和次共振的稳态幅频响应和稳定区域,分析表明匹配的控制参数可以有效缩减主共振和次共振稳态幅值,增加腹板式斜齿轮传动的稳定性,但是一定的控制参数组合也会导致系统稳态幅值大幅增加,引起系统的不稳定。同时根据多尺度法分析结果,应用数值方法分析了系统方程在不同控制参数下的时域响应、相图、Poincaré相图和频谱,揭示了匹配的控制参数可以使齿轮系统快速收敛到周期解,不合理的参数会导致齿轮系统稳态出现多周期波动,甚至加剧齿轮系统振动。
[硕士论文] 郭少辉
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着机械设备越来越趋于超高速、大功率、重载荷的方向发展,机械系统中摩擦副的摩擦学性能的提高显得尤为重要。随着机械加工技术的不断发展,起源于生物仿生学的表面微织构加工技术逐渐成为改善摩擦副工作性能的重要优化方式。摩擦副表面微织构对于摩擦副摩擦性能提高的主要作用机理表现为:流体润滑条件下,能有效产生流体动压润滑效应;混合摩擦条件下能作为储油槽,使润滑更加充分有效;在边界润滑和干摩擦条件下能有效储存磨损磨粒,减少二次磨损的产生。本文主要以滑动轴承为研究对象,通过微织构滑动轴承流体方程的建立分析微织构的动压效应,建立三维滑动轴承油膜的有限元模型分析不同工况参数和微织构几何参数的不同作用效果,并通过摩擦磨损实验分析了微织构在实际工况中对摩擦副表面的减磨作用规律。具有研究内容如下:
  首先,建立微织构无限宽滑动轴承的流体润滑方程,通过油膜压力以及承载力分布方程等分析研究了微织构深度、覆盖率等参数对轴承润滑特性的影响规律,从流体润滑理论方面说明了微织构的动压效应能有效提升轴承油膜润滑性能。
  其次,通过不同形状二维微织构有限元模型的建立分析研究了不同形状微织构的动压效果,结果显示微织构能有效提升油膜的承载性能,矩形和三角形微织构的作用效果最为明显有效。
  再次,通过Gambit建立三维微织构滑动轴承有限元模型,分析了不同工况参数和不同微织构分布参数下的滑动轴承润滑特性,并对比分析了计入空化效应时滑动轴承的油膜空化区域特征,结果表明位于油膜收敛间隙出口位置的微织构作用效果最为明显。
  最后,利用万能摩擦磨损试验机进行摩擦实验,研究不同布置形式微织构在不同工况参数下的减磨作用效果。实验结果显示径向沟槽微织构和凹坑状微织构能起到明显的减磨效果;微织构的存在能存储润滑介质和磨损磨粒,减少摩擦副二次磨损的产生,明显提高摩擦副的摩擦性能。
[硕士论文] 刘春
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:微小型行星齿轮传动系统作为机器人和其它微型精密机械的传动系统存在传动精度低、承载性能差、载荷分配不均等问题。鉴于此,本课题提出微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统模型,将传统单排平面均布的行星轮转变成双排空间均布的行星轮,成倍增加的行星轮进行误差补偿,提高传动精度,更多的轮齿进入啮合,载荷被更加均匀分配,改善均载性能;由于微小型行星传动的太阳轮尺寸小、齿数少,在长时间啮合后,轮齿可能会因疲劳而断裂,因此采用多模数设计方案,增强太阳轮的承载能力。
  本课题研究微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统传动原理,对微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统的几何参数进行计算,绘制出该传动系统的三维模型。
  建立微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统静力学模型,研究分析各齿轮及行星架的偏心误差对微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统静态均载系数的影响。
  基于弹性力学分析法,建立偏心误差对齿轮传动系统轮齿在啮合线方向的弹性形变的关系,推导出传动系统载荷分配系数公式,研究了偏心误差对该传动系统载荷分配系数的影响。
  建立微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统与微小型行星轮单排同模数的齿轮传动系统的虚拟样机模型,对比仿真试验结果,分析研究在实际啮合过程中的齿间载荷的分配情况。
[硕士论文] 邓月飞
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:轴向柱塞泵/马达是液压系统中广泛使用的元件之一,随着我国工业的不断发展,工业设备对轴向柱塞泵/马达性能要求越来越高,但传统的轴向柱塞泵在某些工业领域所表现出的性能也十分有限。本文提出了一种平衡式三排轴向柱塞泵/马达,在提高柱塞泵/马达性能的同时还能降低轴向柱塞泵/马达振动、噪声、摩擦磨损等问题,并能较好的改善缸体的平衡性。轴向柱塞泵中有三对重要的摩擦副,其中的柱塞副、配流副都包含缸体,故缸体是轴向柱塞泵/马达的主要部件,因此对新型的平衡式三排轴向柱塞泵/马达缸体特性的研究显得十分有必要,为此本论文进行了以下研究工作:
  1.平衡式三排轴向柱塞泵/马达是在普通轴向柱塞泵的基础上,吸取具有单斜面双排柱塞结构的两排轴向柱塞泵设计经验。采用双斜面的斜盘,内中外排柱塞交错排列的缸体,异侧同排高低压油口对称分布。对普通单排轴向柱塞泵的设计公式进行修正,并对修正后的公式进行二次推导,继而对关键零部件的结构尺寸如缸体中心孔直径d、柱塞的分布圆半径R、吸排油窗孔的面积f0、缸体壁厚δ等进行参数优化,并最终设计出平衡式三排轴向柱塞泵的整体结构,最后对缸体的强度与刚度进行了校核。
  2.平衡式三排轴向柱塞泵/马达是一种新型的多排柱塞泵/马达,其缸体上多排柱塞孔交错设置,配流盘的高低压油口对称分布决定了其流量脉动情况与普通单排轴向柱塞泵及普通双排轴向柱塞泵有所区别。对三排泵的流量脉动公式进行推导。以内中外排柱塞数为7、7、14与柱塞数为8、8、16为例,运用MATLAB编程绘制出内排、中排、外排以及总的瞬态流量。分析不同柱塞数目及不同柱塞布置条件下整泵的流量脉动的情况。
  3.对缸体的动力学特性进行分析,推导出平衡式三排轴向柱塞泵缸体的倾覆力矩的公式,对内中外排柱塞数分别为奇数、奇数、偶数与内中外排柱塞数全部为偶数两种情况的倾覆力矩进行推导,并采用MATLAB编程,探究内中排柱塞数为相同奇数,外排柱塞数为偶数,与内中排柱塞数为相同偶数,且外排柱塞数也为偶数两种情况下缸体的平衡性。
  4.以平衡式三排轴向柱塞泵缸体为研究对象,通过设计不同的输入输出参数,运用有限元软件中优化模块下的Response Surfaces优化缸体应力参数。与原设计结构相比,优化设计后使得应力减少11.7%。
  5.建立了平衡式三排轴向柱塞泵配流副平行油膜与楔形油膜泄漏量的数学模型,通过MATLAB编程计算平行油膜泄漏量与楔形油膜的泄漏量腰型槽中心角、油膜中心厚度、密封带压差、密封带半径,分析了上述参数对配流副泄漏量静态特性的影响,并以此为基础进一步探究了配流副泄漏量特性与波动周期、缸体转速、波动幅值之间的关系。
[硕士论文] 代鹏
动力工程及工程热物理 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:轴向柱塞泵/马达作为液压系统中的动力元件,其重要性不言而喻。随着现代工业的发展,对轴向柱塞泵/马达的性能提出了更高的要求。而一类具有高压、大流量、平衡性能好等优点的新型多排式轴向柱塞泵/马达将成为未来液压领域发展的趋势。因此,以普通轴向柱塞泵/马达的原理和设计理论为基础,提出了一种新型三排式轴向柱塞泵/马达,其特有的三排柱塞结构可更好地适用于高压、大功率等要求更高的工况环境。由于新型结构更加复杂,其对配流副的润滑性能也提出了更高的要求。本文以第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副油膜为研究对象,研究其润滑特性,主要工作如下:
  分析了新型三排式轴向柱塞泵/马达的结构和原理,以普通轴向柱塞泵/马达配流盘的设计理论为研究基础,分析和设计出新型配流盘结构,并对其进行干涉校核。
  分析了第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副的泄漏途径,并建立楔形油膜体数学模型。对两种油膜体的泄漏量分别进行计算,并分析缸体倾角、密封带宽度等参数对泄漏量的影响。
  对第一类三排式轴向柱塞泵/马达平面配流副进行受力分析,并分别计算干摩擦和液体摩擦引起的摩擦转矩,得出了总摩擦转矩的计算公式。以已经建立的三维模型为例,计算和分析油膜厚度、缸体转速、工作压力等参数对总摩擦转矩的影响。
  基于Reynold润滑方程,运用牛顿-拉弗森迭代和边界条件积分两种求解方法对缝隙内各润滑区域的流场压力进行分析和求解。建立CFD基本方程和离散差分模型,通过CFD对第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副的压力场和速度场进行模拟仿真,分析其对泄漏特性及摩擦特性的影响。
[硕士论文] 高小成
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着大型钢结构体系中高强度螺栓连接的广泛应用,对高强度螺栓的设计、施工提出了更高的要求。在实际工程中,因种种原因螺栓扩孔时有发生,影响结构的安全。国内外针对扩孔的研究集中于高强度螺栓承压型连接和标准扩孔对节点耗能变形的影响,对摩擦型螺栓连接扩孔后的承载能力研究较少。本文在总结国内外已有规范和研究成果的基础上,对摩擦型高强度螺栓在抗剪连接中的承载能力性能以及不同扩孔方式对其承载能力影响进行了数值模拟计算分析。
  本文通过建立Ansys模型对在抗剪连接中的摩擦型高强度螺栓进行模拟。探究了在不同板厚、抗滑移系数、钢材强度等参数下螺栓的连接性能。计算结果显示,除规范中定义的摩擦系数及预紧力大小对承载能力的影响外,连接板的厚度对承载能力同样有较大影响。对于M30螺栓,在标准栓孔下中间板的板厚取值宜大于20mm,拼接板的板厚宜大于12mm。而钢材强度对板件承载能力的影响较小。
  通过对标准栓孔进行孔型为同心圆的扩大孔处理,探究了采用不同扩孔面积及对不同板件进行扩孔时螺栓连接构件的抗剪承载能力及预紧力松弛状况,给出了扩孔试件的折减设计方法。计算结果表明,扩孔面积越大承载能力越小,预紧力松弛越多。不同板件扩孔时,采用拼接板与中间板全部扩孔对承载力的折减最大,仅拼接板扩孔时折减次之,两者均可取0.85,仅中间板扩孔对承载能力的影响最小,可取0.9的折减。
  本文同时还研究了当采用非标准孔扩孔时,新旧栓孔之间的圆心距以及扩孔与原孔的位置关系对承载能力的影响。研究表明,开孔距离越大承载能力越小,扩孔圆心距应小于0.2倍的螺栓直径,此时折减系数在0.9以上,圆心距大于此值时,板件承载力折减较大,影响结构体系安全,因而不建议采用。同时本文定义了应力分布均匀系数这一评判指标,对新旧栓孔的位置关系对承载能力的影响进行评判。计算结果表明,开孔位置平行于荷载方向时承载能力折减较大,开孔位置垂直于荷载方向时折减较小,其余位于两者之间。
  本文的研究成果能够在一定程度上解决高强度螺栓扩孔对承载能力影响大小的问题,为设计人员提供设计依据。
[硕士论文] 张庆雪
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:渗碳齿轮因其表面具有较强的承载能力,且心部具有良好的塑性和韧性等优点而被广泛应用于各种领域。齿轮渗碳后,渗碳部分各点的碳浓度均不相同,使材料属性呈现非线性。传统的接触强度计算方法仍将齿轮渗碳表面视为线性材料处理,使计算结果与实际值产生较大的误差,并且利用公式计算渗碳齿轮强度,无法对啮合齿面上任意点的应力强度值进行计算。基于此,本文提出了一种将渗碳部分分成多层均质层的建模方法,并利用有限元分析方法对渗碳齿轮啮合性能进行仿真分析。
  为模拟齿轮渗碳后的非线性材料特性,将渗碳部分分成多层均质层以实现近似模型的建立,首先基于双三次B样条曲面获得轮齿齿廓曲面,然后以齿廓曲面为基面,利用曲面等距偏置来实现渗碳部分的分层,一般均质层层数越多,模型越精确,但层数过多会给建模增加难度。将齿轮齿廓曲面沿负法向方向偏移均质层厚度的距离得到第一偏置面,齿廓面与偏置面围成第一均质渗碳层,再以第一偏置面为基础向里偏置,生成第二层均质渗碳层,以此类推,得到齿轮渗碳部分的近似模型,为后期的瞬态啮合仿真分析奠定基础。
  基于ANSYS的瞬态啮合分析方法对齿轮的啮合过程进行分析,在已获得的渗碳层模型基础上建立简化的渗碳齿轮副有限元模型,对其进行瞬态啮合特性分析,获得齿面及齿根任意时刻及位置处的应力分布,同时可以沿齿轮渗碳方向采用路径映射法对齿轮的剪切应力变化趋势进行研究,与常规建模的方法相比,采用本文提出的建模方法剪切应力变化趋势是先增大后减小,常规建模的剪切应力变化趋势是逐渐减小,获取渗碳齿轮副的最劣接触位置,最劣弯曲位置以及最劣剪切位置,为后续的静接触分析及疲劳分析提供依据。
  为了获得更准确的分析结果,建立渗碳齿轮副全齿模型,在瞬态分析获得的最劣啮合位置处分别进行静接触分析,获取齿轮副最大接触、剪切应力,主、从动轮最大弯曲应力,并将有限元分析结果与传统方法计算结果进行对比。
  对渗碳齿轮副疲劳性能进行研究的关键是载荷谱及S-N(应力-寿命)曲线的确定,以瞬态分析获得的应力结果作为疲劳分析的载荷谱,根据齿轮材料获得S-N曲线,分别将齿轮副摆到最劣接触、弯曲以及剪切啮合位置并基于Workbench进行疲劳分析,获得齿轮副的接触、剪切及弯曲疲劳寿命和安全系数分布,为齿轮进一步的校核和优化提供依据。
[硕士论文] 郭靖
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:减速器回差是影响其传动精度的重要因素之一,回差的大小将直接影响到减速器整体传动性能。增大齿轮同时啮合的齿数可以对齿轮副之间的侧隙起到补偿作用,减小回差进而提高减速器的传动精度。本文提出一种行星轮并联均布齿轮传动系统,根据技术要求对其结构进行设计;通过理论计算分析了各齿轮的受力情况,校核齿轮和行星架等关键零件的强度;借助ANSYS软件对齿轮和行星架等关键零部件,进行强度和模态分析;通过理论计算,对传动系统回差进行分析;借助ADAMS软件对行星传动系统进行动力学仿真与分析。
  根据行星轮并联均布齿轮传动系统的技术要求,进行了配齿计算、传动形式分析、传动比计算、装配条件计算,确定了各个齿轮、轴、行星架、机座等主要零部件的设计参数;通过理论计算对太阳轮和行星轮分别进行接触强度和齿根弯曲强度的校核分析;设计了可以满足双排行星齿轮安装的三壁整体式行星架,通过理论计算对行星架的形变量和歪斜角进行校核分析。
  借助有限元分析的方法,对行星轮并联均布齿轮传动系统太阳轮和行星轮的接触强度及齿根弯曲强度进行的仿真分析;对三壁整体式行星架进行受力分析,将仿真结果的形变量与理论计算值进行对比分析;分别对传动系统齿轮系部分、三壁整体式行星架、输入端传动轴系以及输入轴等关键零部件进行模态分析。
  综合考虑了齿轮偏心误差和工作载荷对于行星传动系统回差的影响,通过概率统计的方法得到行星传动系统的回差公式,计算并分析传动系统回差。对行星轮并联均布齿轮传动系统不同齿轮的偏心误差与回差之间的关系,进行进一步的分析。
  通过ADAMS软件对该传动系统进行动力学仿真,并对仿真结果进行分析。通过仿真结果的对比分析,验证了行星传动系统回差理论分析部分的结论。所设计的行星轮并联均布齿轮传动系统回差较传统NGW行星传动系统,具有回差小、传动精度高、传动平稳性好等特点。
[硕士论文] 王军
机械工程;机械电子工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:角接触轴承的运行状况是机械部件能否正常运转、实现预定功能和达到预期寿命的关键环节。本文以应用于空间环境的角接触轴承为对象进行空间状态下轴承运行失效机理和状态的研究。由于空间在轨环境中无法获取轴承运行状态信息,亟需在地面模拟空间环境下开展轴承寿命评估试验,从大量候选滚动轴承中筛选出最优性能轴承安装到空间飞行器中。
  目前模拟空间环境下的固体润滑滚动轴承寿命状态监测手段有摩擦力矩测试和温度测试。由于摩擦力矩和温度测试所包含轴承特征信息单一,不能完整的反映轴承的运行特点,从而不能有效反映轴承性能的退化趋势,因此振动测试作为模拟空间环境下固体润滑滚动轴承的手段逐渐得以关注,在固体润滑滚动轴承的寿命表征和预测方面具有很好的潜力。
  论文针对空间滚动轴承精度失效,寿命状态难以评估的难题,以振动信号为落脚点,开展了地面模拟空间滚动轴承动力学模型的建立和失效机理的分析,总结了轴承精度失效振动信号的主要特点、分析了轴承振动信号随磨损状态的演变过程、并进行了建模,进而对比实测地面模拟真空环境下轴承的振动数据进行了分析验证,具体研究内容如下:
  1.角接触轴承载荷、转速的波动以及磨损的加剧造成了轴承的失效,论文通过角接触轴承的分析理论基础计算了轴承曲率半径的变化、接触力、接触力矩的变化等静态情况下分析了轴承磨损状态下振动信号的变化情况,可以对轴承基本的运行性能进行揭示。
  2.研究了稳态EHL状态下角接触球轴承的油膜厚度,详细讨论了钢球—滚道接触副的刚度特性和阻尼特性,并确定角接触球轴承系统的总刚度和总阻尼,得到了角接触球轴承的振动方程。
  3.在静力学分析理论基础上,论文建立了角接触轴承的动力学模型,针对钢球的接触角呈现瞬时变化的特点,分析钢球与滚道接触所产生的牵引力和相互作用力,并分析其将对轴承的运行特性造成的影响。
  4.为了实现对地面模拟真空环境下轴承的动力学特性分析,将固体润滑颗粒的性能进行了讨论,建立广义雷诺方程分析了固体润滑轴承椭圆接触区域的牵引力变化模型,实现了固体润滑空间滚动轴承接触形式的精确描述。
  5.通过角接触球轴承振动测试系统采集轴承振动信号,分析振动信号的时域特征和频域特征,并结合所建立的模型分析角接触球轴承的振动频谱,为下一步更细致的分析轴承频谱建立基础。
  文章最后对本文的工作进行了总结,并展望下一步的研究方向。
[硕士论文] 杨望
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:课题来源于国家自然科学基金项目“超大功率多行星轮柔性销轴风电齿轮箱均载机理及构型研究”(51405048)。行星传动系统具有结构紧凑、质量小、承载能力强、能量密度高、传动效率高、传动比大、抗冲击振动能力强等诸多优势。作为传动重要部件的行星齿轮系统向着兆瓦级的大功率方向逐渐发展,行星齿轮所承受的载荷也随之不断增大。载荷在行星齿轮系统中是否均匀分配将直接影响行星齿轮系统的工作稳定性和工作寿命。因此研究不同影响因素作用下行星齿轮系统均载性能变化情况具有重要理论意义和工程实用价值。
  论文基于齿轮啮合原理、轮齿接触分析、摩擦学、传热学、系统非线性动力学等理论,使用理论分析、有限元等方式,对行星齿轮系统运行过程中,诸如系统中位置误差大小、系统支撑刚度、输入载荷大小、系统构件变形情况等影响因素对系统均载性能造成影响进行理论分析并进行试验验证。
  论文主要研究内容如下:
  1考虑行星齿轮系统中存在的摩擦和热影响,确定系统中啮合相位、摩擦力矩、啮合刚度对系统的影响方式,并建立考虑以上影响因素的系统动力学分析模型。进一步,对动力学模型求解方法进行研究。
  2基于模型对行星齿轮传动系统进行参数识别,提取系统中由摩擦产生的齿面热流量和热,得到齿面热分布规律;研究齿轮热变形对齿轮啮合刚度的影响,提取齿轮受热变形后齿面啮合刚度。
  3对柔性部件作用下的行星齿轮系统进行均载性能分析。分析存在柔性支撑的行星齿轮传动系统中误差、浮动部件支撑刚度、外载荷、热变形等影响因素对系统均载性能的影响,得到系统均载性能随不同系统参数和运行参数影响的变化趋势;研究系统均载对不同浮动支撑形式的灵敏度,基于均载性能对系统进行参数匹配;对比相同系统参数和运行参数下系统存在不同个数行星轮时行星齿轮传动系统均载性能,得到系统均载情况随行星轮个数变化趋势。
  4对行星齿轮系统均载性能进行试验测试。在所搭建的兆瓦级齿轮箱试验台上研究柔性支撑行星齿轮系统存在误差影响情况下,运行参数的改变对系统均载性能的影响,验证理论分析的正确性。
[硕士论文] 周劲
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:舱门密封件是汽车、飞机、工程机械等装备产品的关键部件。随着科技水平的提高,用户对舱门密封件的密封性能、密封可靠性要求越来越高。舱门密封性能的好坏直接影响着机械设备的使用寿命,舱门密封性的设计一定需要高度的重视。因此舱门密封的密封件截面工艺参数的优化方法和参数的确定是密封件设计的关键。
  本文以某工程机械舱门密封件为研究对象,对密封件截面形状分析、优化从以下几个方面进行:
  1.其密封件材料硅橡胶为超弹性材料一种,其应力-应变曲线通过单轴压缩实验测得,并通过有限元法中两种常用超弹性材料本构模型验证,最终确定ogden模型计算结果与实验最为接近。
  2.对比分析了三种密封件截面形状,通过有限元法模拟三种截面形状的工作性能,比较三种截面形状工作表面的应力应变情况,确定了单爪型密封截面的优越性。
  3.分析密封件截面形状对关门作用力的影响,研究每一个工艺参数对单爪型密封件的影响程度,最终确定影响最大的四个工艺参数,对四个参数进行参数优化,根据优化结果确定了最佳的密封件截面工艺参数。
  4.分析了单爪型密封件截而工艺参数对密封件性能的影响,并基于线性回归单爪型密封件截面工艺参数尺寸的预测,对类似产品研发具有一定的指导意义。
[硕士论文] 刁鹏
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:课题来源于国家自然科学基金项目“超大功率多行星轮柔性销轴风电齿轮箱均载机理及构型研究”(51405048)。行星齿轮传动系统具有结构紧凑、传动比大、能实现运动的合成和分解和功率分流等诸多优点,被广泛应用于舰船传动、风电装备、核能装备、海洋平台等诸多国家重大装备工程领域。为适应装备的大型化发展,行星齿轮传动系统也向着大功率、重载化方向发展。同时行星齿轮结构复杂,非线性因素丰富,大功率下系统还会发生不可忽略的热变形,加剧行星齿轮传动系统的振动和啮合冲击。
  本文以大功率行星齿轮传动系统为研究对象,针对啮合冲击和振动问题,综合考虑热弹耦合和啮合错位因素,对行星齿轮传动系统进行修形设计,通过热弹耦合接触分析、齿廓偏差下的啮合刚度和传递误差分析、行星齿轮系统动态特性分析、响应面模型分析,得到热弹耦合下修形参数对行星齿轮系统动态特性的影响规律,并通过优化设计得到最佳的修形参数组合。
  论文主要研究内容如下:
  1)综合行星齿轮系统传动原理、结构参数、轮齿修形原理和齿面温度场分析理论,建立行星齿轮系统热弹耦合分析模型。选取合理的修形设计参数,对行星齿轮系统进行热弹耦合接触分析,分析系统齿面载荷分布,判断啮合冲击情况,分析齿面温度场分布;研究热弹耦合下的齿廓和齿向修形参数对系统内外啮合副齿面载荷分布和齿面温度场的影响。
  2)推导温度场引起的热变形、齿廓修形、齿向修形和齿轮轴不平行造成的齿廓偏差分布;建立含齿廓偏差的直齿轮啮合刚度和传递误差分析模型;分析热弹因素对啮合刚度和传递误差的影响,研究热弹耦合下齿廓和齿向修形参数对内外啮合副啮合刚度和传递误差的影响。
  3)建立行星齿轮系统动力学分析模型,以啮合刚度和传递误差作为系统激励,分析热弹因素对系统动态特性的影响,研究热弹耦合下的齿廓和齿向修形参数对行星齿轮系统动态特性的影响。
  4)把响应面法引入行星齿轮系统动态特性优化分析中,根据热弹耦合下的动态特性分析结果,选取合适目标函数、设计变量和响应面参数,建立基于响应面法的行星齿轮动态特性优化模型,确定优化目标并获得最优的修形参数组合。
[硕士论文] 高帅
动力工程及工程热物理 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:随着旋转机械的大型化高速化发展,如何通过降低轴承能耗提高机组效率具有重要的研究价值。为了在降低轴承能耗的同时保证透平机械的安全运行,对转子-轴承系统进行了建模仿真及试验研究。
  首先对轴承间隙内的油膜厚度进行了建模,考虑轴瓦力变形;基于雷诺方程利用有限差分法求解油膜压力,考虑润滑油温粘效应建立能量方程求解轴承瓦块温度和功率损耗等静态参数,结合小扰动法计算轴承转子动力学参数,并编写轴承计算程序COMDYN_bearing。依据德州农工发表的实验数据,对比轴承动静态参数计算结果。结果表明,程序在高转速下计算的偏心率与轴承功率损耗准确度较高,刚度系数在高速重载阻尼系数在低速重载下与试验值偏差较大。
  为了在保证转子稳定性的基础上下寻找降低轴承功耗的方法,利用DyRoBes分析轴承结构参数对转子瞬态不平衡响应和转子-轴承系统稳定的影响,发现预负荷和宽径比增加会提高转子瞬态响应幅值及降低系统稳定性,但同时也能降低轴承瓦温。
  在试验研究中,使用电磁轴承对转子-轴承试验台加载,分析供油温度、载荷大小及轴承间隙对轴瓦温度及轴承功耗的影响。在一定范围内提高供油温度时,最高瓦温升高,但是当供油温度提高到约50℃后,瓦温有下降的趋势。轴瓦温度随着转速和载荷的升高而升高,在10000r/min转速下,受8000N载荷的轴承相比受4000N载荷的轴承瓦温高约3到5℃。无量纲半径间隙0.75‰的轴承的轴瓦温度在12000r/min下会达到跳车值105℃,不符合使用要求。与转速对功率损耗的影响相比,轴承的功率损耗受载荷的影响相对较小。受8000N重载时无量纲半径间隙0.89‰的轴承功率损耗比无量纲半径间隙0.75‰的轴承高约5kW。所以在设计轴承时应综合考虑轴承效率、可靠性及转子系统稳定性。
  本文建立的可倾瓦轴承计算模型程序以及对转子-轴承转动力学特性的研究为提高转子-轴承系统稳定性提供参考。本文基于转子试验台研究了轴承结构参数及载荷对可倾瓦轴承静态特性的影响,可为工程中优化轴承结构提高机组运行效率提供科学支持。
[硕士论文] 张力豪
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:在航空航天、石油石化领域,现代旋转机械转子朝着高速、大功率的方向发展。对于工作转速在临界转速之上的柔性转子,转子在启停过程中过临界,或者受到其它激振力时,容易出现振动过大,甚至失稳。尤其对于航空发动机中的双转子结构,转子振动问题更加突出。另外石油化工设备及管道振动问题也一直是阻碍企业安全生产的重要因素。针对转子过临界振动和故障振动问题,本文设计了新型整体式弹性环挤压油膜阻尼器(Integral Elastic Ring Squeeze Film Damper简称IERSFD,又被称为整体式弹性环阻尼支承)和磁流变整体式弹性环挤压油膜阻尼器(Magnetorheological Integral Elastic Ring Squeeze Film Damper简称MIERSFD,又被称为磁流变整体式弹性环阻尼支承)。本文将IERSFD应用于Jeffcott转子及双转子支承,进行转子过临界振动控制的减振效果实验研究;将MIERSFD应用于四盘转子,进行基于NI控制的转子过临界振动抑制实验;同时进行了IERSFD抑制Jeffcott转子不对中故障的实验;实验对比了两种双转子动平衡方法;对圆孔阻尼密封抑制流体激振进行了实验分析;对粘滞阻尼技术应用于石化设备管道减振进行了研究。本文的主要研究内容如下:
  (1)基于降低支承刚度,增加支承阻尼,降低转子过临界振动的原理,开发设计了整体式弹性环阻尼支承(IERSFD)和磁流变整体式弹性阻尼支承(MIERSFD),构建减振力学模型,并用有限元软件计算分析影响IERSFD刚度的因素。
  (2)搭建Jeffcott转子实验台,进行刚性支承和IERSFD做支承时转子过临界振动对比实验,研究IERSFD使用不同粘度阻尼液对转子过临界振动的影响规律,并进行IERSFD对转子不对中故障的抑制实验。
  (3)搭建模拟航空发动机的涡轮高压压气机转子实验台,进行MIERSFD通入不同电流时,半主动控制转子过临界振动的实验。
  (4)搭建双转子实验台,研究双转子振动特性,进行了双转子动平衡实验,研究不同平衡方法对转子过临界振动的影响;并将IERSFD应用于双转子,进行双转子过临界减振实验。
  (5)对于圆孔阻尼密封应用于高速涡轮泵,抑制流体激振,进行了实验数据分析和总结。考察了新疆某煤化工企业,针对MTO煤基制烯烃装置中的急冷塔进塔管线振动问题,通过振动分析与减振模拟,设计了减振方案,实施方案后解决了振动问题。针对山东潍坊某石化企业的重交沥青装置中的换热器至闪蒸塔管线振动问题,提出了粘滞性阻尼减振方案,减振改造后,振动降低87%,效果明显。
[硕士论文] 刘亮
动力工程及工程热物理 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:旋转机械如离心泵、汽轮机、压缩机、航空发动机等是工业领域乃至国防领域的重要设备,具有举足轻重的作用。转子不平衡是旋转机械的常见故障,它影响机器的健康运行,且容易诱发其他二次故障。有效降低转子不平衡程度对维护机器正常工作、保证机器长周期运行具有重要的意义。减小转子不平衡的有效方法是对不平衡转子进行动平衡。转子现场动平衡需添加试重,多次启停机,费时费力,如能准确识别转子不平衡量的参数,进而确定配重位置,直接添加配重,则能缩短设备动平衡时间、降低动平衡成本。鉴于此,本文针对旋转机械转子系统不平衡问题,进行了柔性转子系统不平衡参数的识别研究,提出了基于优化算法的旋转机械转子系统不平衡参数识别方法,准确识别转子不平衡参数,进而准确确定配重位置,一次配重成功。论文主要工作如下:
  (1)提出一种模态扩展与优化算法相结合的转子不平衡参数识别方法,以单盘转子系统为研究对象,采用模态扩展理论,估计出了等效不平衡力,准确识别出了不平衡量的轴向位置,建立了只包含不平衡量参数的目标函数,采用蚁狮算法、遗传算法、模拟退火算法、果蝇算法优化目标函数,仿真和实验研究结果表明:果蝇算法的识别结果相对较优,该方法能够准确识别转子的不平衡参数。
  (2)提出一种反问题与优化算法相结合的转子不平衡参数识别方法,以单盘转子系统为研究对象,构建不平衡响应、不平衡量、频响函数之间的等量关系,利用振动数据估算等效不平衡力,通过不同优化算法识别不平衡参数,仿真和实验研究结果表明:果蝇算法的识别结果相对较优,提出的不平衡识别方法能准确识别不平衡参数。
  (3)针对反问题需要获取不平衡量轴向位置的局限性,提出模态扩展与反问题相结合的转子不平衡识别方法,以双盘转子系统为研究对象,首先采用模态扩展技术识别出不平衡的轴向位置,然后采用反问题估算等效不平衡力,构建目标函数后,采用不同优化算法识别转子不平衡参数,仿真和实验研究结果表明:遗传算法识别结果相对较优,该方法能够准确识别转子不平衡参数,依据识别结果进行了动平衡实验,平衡后振幅下降明显,验证了所提识别方法的可靠性和有效性。
[硕士论文] 张尧
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:滚动轴承作为旋转机械中十分重要的零部件,在工程机械、航空航天等现代工业中得到了广泛应用。而在连续处于高负荷、变工况的运行状态下,滚动轴承性能的不断衰退易诱发整个设备系统故障的产生与恶化,导致不同程度的经济损失、环境污染甚至是人员伤亡。因此滚动轴承的运行状态对设备的安全运行具有重要影响,针对其的状态监测和故障趋势预测具有重大意义。本文以滚动轴承为研究对象,通过采集振动信号,提取时域、频域、时频域特征变量,围绕LS-SVM及改进模型进行了故障趋势预测方法研究与分析,与传统神经网络进行对比,LS-SVM及改进模型在趋势预测中具有更高的预测精度,具体内容如下:
  (1)针对传统LS-SVM单步预测模型预测时间短,无法得到足够的未来发展趋势等问题,提出了基于迭代更新的多步预测模型。在传统LS-SVM单步预测模型的基础上,利用预测值重新构造训练样本对,同时引入迭代更新算法,利用预测值对模型参数重新优化修正,实现模型的不断更新,能够有效降低误差累积导致的预测精度下降等问题。以滚动轴承振动信号为研究对象,对比传统预测方法,验证了提出方法的有效性。
  (2)针对单变量预测结构简单、信息匮乏,不能充分描述轴承退化性能等缺点,提出了一种提出基于时移的多变量LS-SVM。模型结合传统多变量预测模型和嵌入理论,在样本对中加入了不同时间切片下的状态信息,更加深入地挖掘样本信息。同时引入移动窗口对模型进行更新,提高了模型处理非线性、非平稳问题的能力。通过仿真分析和轴承预测实验验证了方法的有效性。
  (3)针对实际时间序列中存在的时间累积效应,进一步提高预测模型对实际问题的适应能力以及预测精度,结合过程LS-SVM和时移多变量预测,提出了过程时移多变量LS-SVM预测模型,通过在核函数中引入积分算子实现时间聚合运算,为简化运算,引入正交基函数对系统输入进行正交展开。与传统多变量预测方法进行对比,综合比较了模型预测效果。
  本文以LS-SVM为基础,提出了多种改进方法,并利用滚动轴承振动信号进行实验验证,结果表明本文提出方法能够有效滚动轴承故障趋势发展,对实施设备管理和维修都具有重要意义。
[硕士论文] 李孟君
动力工程及工程热物理 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:作为工作链中的关键设备,压缩机在制冷、石化、冶金及气体输送等工业领域中发挥着重要作用。往复压缩机吸排气间歇性的特征,容易造成管路系统内部的难以消除的气流脉动,严重时引起管道剧烈的机械振动,影响生产安全,酿成重大事故。在大容器前后添加孔板是一种消减管路内气流脉动有效而简便的方法,在工业生产中得到了广泛运用并取得了良好效果。天然气等介质气体的长输管线,由于多种因素的综合影响,其内部流场往往也会产生一定程度的气流脉动,因此本文旨在研究在管道中添加孔板对消减气流脉动的影响。此外,离心压缩机经常因发生故障而非计划停机,本文对离心压缩机常见故障进行了动态仿真。因此本文分为两部分。
  第一部分研究了孔板对气流脉动的影响。本文基于平面波动理论,分析了气流脉动产生和发展机制,探索了孔板抑制气流脉动的原理。利用CFX软件进行了流体力学仿真,模拟了管路中添加孔板对消减气流脉动的积极影响。以孔板与管路孔径比和安装位置为主要变量,研究了孔径比变化时的气流脉动变化规律,以及综合考虑孔径比和孔板位置时的改善效果。研究结果表明,根据管路前后的工况,结合压降损失,选择小孔径比的孔板,将其安装在远离恒压端的位置,可以达到最好的抑制效果。这一结论对往复压缩机的脉动抑制和管道减振提供了理论指导和参考,并运用到了实际的工程实例中。结合气流脉动分析选择合适的孔径比和孔板位置,有效改善了某厂管道系统中的气流脉动情况,将管道振动控制在允许范围内,达到了减振的目的。
  第二部分对离心压缩机常见故障进行了仿真。介绍了这些故障的产生机理和特征,并利用软件进行了三维实体模型的模拟演示,实现了故障过程的可视化仿真,供工厂工作人员学习培训用,提高工作效率。
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