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Fault diagnosis for gearboxes based on Fourier decomposition method and resonance demodulation

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2023年第5期24卷 404-418页

作者： shuiguang tong Zilong FU Zheming tong Junjie LI Feiyun CONG State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027China School of Mechanical Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China

Condition monitoring and fault diagnosis of gearboxes play an important role in the maintenance of mechanical *** vibration signal of gearboxes is characterized by complex spectral structure and strong time variability,which brings challenges to fault feature *** address this issue,a new demodulation technique,based on the Fourier decomposition method and resonance demodulation,is proposed to extract fault-related ***,the Fourier decomposition method decomposes the vibration signal into Fourier intrinsic band functions(FIBFs)adaptively in the frequency ***,the original signal is segmented into short-time vectors to construct double-row matrices and the maximum singular value ratio method is employed to estimate the resonance ***,the resonance frequency is used as a criterion to guide the selection of the most relevant FIBF for demodulation ***,for the optimal FIBF,envelope demodulation is conducted to identify the fault characteristic *** main contributions are that the proposed method describes how to obtain the resonance frequency effectively and how to select the optimal FIBF after decomposition in order to extract the fault characteristic *** numerical and experimental studies are conducted to investigate the performance of the proposed *** is demonstrated that the proposed method can effectively demodulate the fault information from the original signal.

关键词： Fourier decomposition method Singular value ratio Resonance frequency Envelope demodulation Fault diagnosis

Stochastic uncertain lubrication in gear transmission subjected to tribodynamic loading

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Friction 2024年第8期12卷 1741-1756页

作者： Zhou CHEN Haiming SHA Sheng LI Zheming tong shuiguang tong State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027China School of Mechanical Engineering Zhejiang UniversityHangzhou 310027China Wright State University 3640 Colonel Glenn HighwayDaytonOH 45435USA

A stochastic uncertain tribodynamic model is established for a spur gear pair for the first *** stochastic uncertainty of pinion rotation speed propagated to lubrication performance is *** probability density function of the minimum lubricant film thickness hmin evolves over time periodically at interval of an engagement *** between abrupt increase in meshing force and amplification of hmin uncertainty is *** and reliable lubrication performance can be achieved by suppressing the hmin uncertainty and decreasing the lubrication failure *** can be done by increasing lubricant viscosity,and decreasing input torque and uncertainty level of input rotation *** work lays a solid foundation for robust and reliability based optimization for tribodynamic gear system.

关键词： stochastic uncertainty gears elastohydrodynamic lubrication(EHL) tribodynamics

基于机制模型与数据驱动的超临界锅炉性能在线预测方法

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中国电机工程学报 2015年第10期35卷 2487-2494页

作者：仝营钟崴童水光浙江大学浙江省杭州市310027

基于关联矩阵描述锅炉热力系统拓扑结构,给出锅炉烟气、空气和水流程的质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程及其求解方法;结合建立的锅炉换热部件算法模型,得到锅炉热力系统的机制模型。基于机制分析和历史数据建立软测量模型,实... 详细信息

基于关联矩阵描述锅炉热力系统拓扑结构,给出锅炉烟气、空气和水流程的质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程及其求解方法;结合建立的锅炉换热部件算法模型,得到锅炉热力系统的机制模型。基于机制分析和历史数据建立软测量模型,实现对不易直接测量的锅炉热工参数的间接测量。将软测量结果数据再次作为锅炉热力系统机制模型的输入,从而建立锅炉性能分析计算和预测模型。在系统实现技术上,采用基于浏览器/服务器的架构模式,研发支持在线监测的电站锅炉性能分析与预测系统。对一台超临界电站锅炉的性能进行预测计算,验证文中模型和方法的有效性,并根据预测值,实现蒸汽温度的喷水减温控制。

关键词：状态监测软测量电站锅炉在线预测性能

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基于动态模态分解的叶道涡非定常解耦与重构

中国机械工程 2022年第7期33卷 769-776页

作者：童哲铭辛佳格童水光浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310063 浙江大学机械工程学院杭州310063

为进一步探索混流式水轮机偏负荷工况下叶道涡的演变机制,引入动态模态分解方法并结合数值模拟与实验对水轮机叶道涡的非定常流场进行相干结构的解耦。数值结果表明,叶道涡呈低频特性,演化的主频为0.5倍水轮机转频;涡管状叶道涡空腔起... 详细信息

为进一步探索混流式水轮机偏负荷工况下叶道涡的演变机制,引入动态模态分解方法并结合数值模拟与实验对水轮机叶道涡的非定常流场进行相干结构的解耦。数值结果表明,叶道涡呈低频特性,演化的主频为0.5倍水轮机转频;涡管状叶道涡空腔起源于叶轮上冠,并与叶片背面的片状涡连为一体。应用动态模态分解方法获得了叶道涡速度场的动态模态,并将该方法与本征正交分解方法进行了对比。结果表明,动态模态分解方法在特定频率下对叶道涡流动结构进行分解可得单倍频率特征,更便于进行相干结构的流动机理分析。两种方法都可在平均流态和主要模态的基础上对水轮机速度场流动结构进行降阶重构,但对局部复杂叶道涡区域的重构存在局限性。

关键词：叶道涡动态模态分解本征正交分解相干结构重构

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基于点的鞋楦CAD/CAM技术

计算机辅助设计与图形学学报 2005年第5期17卷 1124-1128页

作者：陈建良金涛童水光浙江大学化工机械研究所CAD室杭州310027

提出了实用的基于点的鞋楦CAD CAM技术,给出了基于点的鞋楦几何模型定义,由经过规则化处理的鞋楦表面数据点集表示鞋楦模型;在此基础上研究了鞋楦CAD方法,通过对点集的操作完成鞋楦设计;实现了鞋楦数控编程,建立刀具模型并给出刀位点计... 详细信息

提出了实用的基于点的鞋楦CAD CAM技术,给出了基于点的鞋楦几何模型定义,由经过规则化处理的鞋楦表面数据点集表示鞋楦模型;在此基础上研究了鞋楦CAD方法,通过对点集的操作完成鞋楦设计;实现了鞋楦数控编程,建立刀具模型并给出刀位点计算的详细过程该技术已经成功地用于鞋楦CAD CAM系统的开发,并用于实际生产。

关键词：鞋楦 CAD CAM 基于点

基于流体网络方法的超临界电站锅炉性能分析平台

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中国电机工程学报 2014年第5期34卷 748-755页

作者：仝营钟崴吴燕玲李志童水光浙江大学浙江省杭州市310027 烟台龙源电力技术股份有限公司山东省烟台市264006

超(超)临界锅炉技术是目前世界上清洁煤发电技术的主要发展方向,性能分析计算是大型电站锅炉设计和优化运行的基础。文中研究采用流体网络理论中的"节点"和"支路"概念描述锅炉热力系统,将换热部件视为"节点",部件之间的连接视为"支路",... 详细信息

超(超)临界锅炉技术是目前世界上清洁煤发电技术的主要发展方向,性能分析计算是大型电站锅炉设计和优化运行的基础。文中研究采用流体网络理论中的"节点"和"支路"概念描述锅炉热力系统,将换热部件视为"节点",部件之间的连接视为"支路",并用图论中的关联矩阵对锅炉热力系统的拓扑结构进行描述和表达,通过建立各节点的质量守恒、动量守恒、能量守恒及换热方程和热平衡方程,建立锅炉热力系统稳态性能计算的一般数学模型。从软件层面介绍基于浏览器和服务器的这种瘦客户端模式的超临界电站锅炉性能分析系统的软件架构和实现方法。通过一台超临界锅炉改造工程的性能计算,验证了文中模型和方法的有效性。

关键词：流体网络拓扑结构关联矩阵超临界锅炉热力计算软件架构

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基于虚拟样机技术的轴向柱塞泵动态特性分析

机械工程学报 2013年第2期49卷 174-182页

作者：童水光王相兵钟崴张健浙江大学热工与动力系统研究所杭州310027

为开发新式高性能轴向柱塞泵,在分析柱塞泵工作原理和运动规律的基础上,采用Kane-Huston方法建立轴向柱塞泵机液耦合作用的多体力学模型,根据轴向柱塞泵流体特性及控制原理建立其液压系统模型,并构建二者实时接口连接的虚拟样机模型。... 详细信息

为开发新式高性能轴向柱塞泵,在分析柱塞泵工作原理和运动规律的基础上,采用Kane-Huston方法建立轴向柱塞泵机液耦合作用的多体力学模型,根据轴向柱塞泵流体特性及控制原理建立其液压系统模型,并构建二者实时接口连接的虚拟样机模型。建立某型号斜盘式轴向柱塞泵的虚拟样机模型并进行数值求解和仿真模拟,数值计算和仿真结果基本一致。研究柱塞泵机-液耦合作用下的运动特性,泵出口流量及压力脉动特性以及柱塞泵的流量控制特性,并研究柱塞泵相应动态特性的影响因素及其变化规律。基于虚拟样机技术的建模、仿真研究方法,能够全方位预测轴向柱塞泵的各项性能,正成为轴向柱塞泵性能研究的重要手段。

关键词： Kane-Huston 机液耦合虚拟样机流量和压力脉动流量控制特性

基于模态分析的液压挖掘机工作装置动态优化设计

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农业机械学报 2014年第4期45卷 28-36页

作者：李发宗童水光王相兵浙江大学能源工程学系杭州310027 宁波工程学院机械工程学院宁波315016

建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定... 详细信息

建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定工作装置动态优化的设计变量。以工作装置几何约束、性能约束等为约束条件,采用扩展拉格朗日乘子法进行动态优化设计。实例分析表明,该动态优化方法,提高了工作装置结构的刚度,降低了结构的变形,改善了工作装置动态工作性能与结构稳定性。

关键词：液压挖掘机模态分析工作装置结构动态优化设计扩展拉格朗日乘子法

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基于范例推理的注塑模具设计自动化技术

机械工程学报 2008年第10期44卷 288-293页

作者：杨化林童水光吴荣仁浙江大学化工机械研究所

研究在最近邻法基础上注塑模具范例的相似度算法,充分考虑不同历史时段技术发展水平导致的模具设计和加工手段的进步。减小由于庞大的范例库造成的匹配时间复杂度,提出采用过滤机制的方法。首先限定一定的搜索范围,只对此范围内的范例... 详细信息

研究在最近邻法基础上注塑模具范例的相似度算法,充分考虑不同历史时段技术发展水平导致的模具设计和加工手段的进步。减小由于庞大的范例库造成的匹配时间复杂度,提出采用过滤机制的方法。首先限定一定的搜索范围,只对此范围内的范例进行相似度计算匹配,从而最大限度的提高系统计算、匹配效率;给出特征权重调整的简洁方法,以对传统最近邻法产生的不精确性进行修正。针对检索到的模具范例,从零部件信息和装配结构两个方面进行调整,提出基于标准件库的离线式零部件编辑和以'配合关系寄存器'为中间件的结构调整方式。最后提出一种设计时范例数据获取与重用的设计过程刻录的在线式范例应用的新方法,为基于范例的自动模具设计开辟新途径。

关键词：注塑模具基于范例推理最近邻法范例过滤范例调整设计过程重用