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关键词： 深沟球轴承   轴承磨损   剩余寿命预测   深度学习  

摘要： 滚动轴承作为当代关键零部件之一,支撑滚动体旋转,减少其摩擦系数,确保回转精度,其运行状态关系到整体机械结构的运行稳定性,安全性,乃至企业生产安全与经济效益,滚动轴承的磨损是影响滚动轴承运行状态最主要原因之一,为确保滚动轴承乃至机械设备正常运行,对轴承进行寿命预测是一种有效的方法。本文以深沟球轴承为研究对象,旨在进一步研究轴承在运行过程中的磨损情况以及磨损机理状态,通过理论分析、仿真模拟、轴承加速寿命试验,提出了一种新型的轴承磨损量计算方法,并采用深度学习算法分析轴承数据,预测轴承剩余寿命,主要工作包括: (1)考虑网格大小对仿真结果分析的影响,进行网格收敛性分析,建立不同网格大小的滚动轴承数值分析模型,在赫兹接触理论的基础上,通过计算滚动轴承接触应力、接触面尺寸和弹性趋近量的公式,计算出在相同边界条件下,滚动轴承其接触应力、接触面尺寸理论值,并通过对不同网格大小的滚动轴承数值分析模型进行仿真,选择合适的网格大小,以便进行后续研究。 (2)在选择合适网格大小情况下,建立深沟球轴承有限元模型,通过分析深沟球轴承静力学模型和运动学模型以及基于修正的archard磨损模型,与有限元数值仿真相结合以及基于已有的磨损试验确定的磨损系数,推导得到适用于滚动轴承的磨损深度计算模型。 (3)在确保与上述仿真边界条件一致情况下,通过轴承故障预测综合试验台进行深沟球轴承加速寿命试验,测量得到其不同运行时间的磨损量及其振动信号,并通过轴承内,外径检查仪以及轴承游隙测量仪对已试验轴承进行轴承间隙测量,确定轴承加速寿命试验中轴承磨损结果,通过对比材料、几何形状、加载条件和边界条件等参数,对比有限元仿真结果和实际实验结果,以验证有限元仿真的准确性。 (4)为得到深沟球轴承应力场以及轴承动态特性,对深沟球轴承构建了偏载仿真分析模型、长度比仿真分析模型,进行多体动力学仿真分析。最后基于磨损深度计算模型与静力学模型和运动学,研究了干摩擦下径向荷载、装配过盈量、转速以及长度比对轴承磨损深度的影响。 (5)基于深沟球轴承振动信号短时非线性的变化特点,对比了经验模态分解与变分模态分解的优缺点,采用变分模态分解所得的模态分量,进行后续轴承寿命预测。鉴于VMD分解、LSTM模型以及Attention模型的优点,提出了一种基于VMD-LSTM-Attention的滚动轴承寿命预测方法,即提取轴承振动信号特征,再通过深度学习模型进行训练,预测得出轴承健康度指标,再对健康度指标进行数据多项式拟合,最终得到轴承剩余寿命,并利用MATLAB编写基于VMD-LSTM-Attention的滚动轴承寿命预测系统,为基于深度学习的轴承寿命预测提供了方便快捷,并且提供了一款操作简单,运行稳定的软件。

关键词： 机械   煤炭   篦筛   格栅   篦子   磨损  

摘要： 在工矿仓储领域，矿石、砂石、焦炭等物料的储仓上部均布置篦筛、格栅，起到阻止大块异物进入仓内、分离物料的作用。常见的钢板焊接、平面布置的网格形式篦子格栅或条状篦筛，存在易磨损、难以维护维修的缺陷。为了提高工业格栅、篦筛的合理性、耐用性和适用性，需要对其材料及结构进行研究，分析影响因素，寻找材料选型及结构优化突破点。在金属材料方面，不锈钢板、NM系列耐磨钢板等材质日益成熟；非金属材料方面，以氧化铝为代表的工业陶瓷具有耐磨损性能。为了提高工业格栅、篦筛的综合性能，金属材质的选型机器结构优化、非金属材料的复合结构、模块化可维护设计等方面是研究方向。篦筛、格栅选用应考虑原始建设成本、全周期内综合成本和停机维护隐性成本，提高篦筛、格栅耐磨损、耐腐蚀性能，进而提高综合经济效益。本文列举三种优化方案，从结构优化、材料复合和模块化设计等方面进行应用，验证研究成果。

关键词： 果蝇优化算法   机械零件   机械加工   缺陷检测  

摘要： 为提高机械零件加工缺陷检测的精度，保证机械产品的整体性能、安全性和使用寿命。本文利用果蝇优化算法，开展了机械零件加工缺陷检测方法研究。首先，利用面阵CCD相机，采集机械零件表面图像；其次，从图像中提取加工缺陷边缘，强调并锐化缺陷边缘的关键信息；最后，利用果蝇优化算法，全方位检测机械零件加工缺陷。实验结果表明，提出方法应用后，在六种不同类型的机械零件加工缺陷检测中均表现出较高的精度和可靠性，检测结果与模拟情况更加接近，能够准确检测出零件加工缺陷尺寸。

关键词： 起重机械   钢丝绳   磨损机理   寿命预测  

摘要： 钢丝绳是起重机械常用的关键受力构件，其磨损失效是导致起重机械事故的主要原因之一。本文基于钢丝绳磨损机理，建立了考虑接触压力、张力和弯曲应力等因素的磨损计算模型，并结合实际工况参数，对钢丝绳的磨损寿命进行了预测分析。研究表明，接触压力是影响钢丝绳磨损的主要因素，提高润滑、减小载荷可有效延长其使用寿命。本研究可为起重机械钢丝绳的设计选型、维护保养及寿命预测提供重要参考。

关键词： 法兰内球笼   挤孔   芯模寿命   磨损   尺寸优化  

摘要： 以法兰内球笼为研究对象，对内孔成形工序中梯形截面芯模寿命低的问题进行了研究。首先，根据实际生产条件建立了法兰内球笼挤孔的有限元模型，完成了挤孔过程模拟，获得了梯形截面芯模详细的磨损过程及锻造力变化过程，并检验了模拟的可靠性；其次，对芯模的工作面外形进行了改进，设计了三角截面芯模和圆顶截面芯模，大大降低了芯模的磨损程度，其中，圆顶截面芯模的减磨效果更好；最后，为使圆顶截面芯模寿命最大化，通过正交试验对球面直径、过渡斜面宽度、过渡斜面倾角、芯模锥角、芯模圆角半径等重要尺寸进行了优化，进行了寿命预测，并完成了挤孔试验验证，最终芯模的实际寿命从2880件上升至5045件。