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具有自寻优和协同感知的主轴系统故障数据分析研究

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振动与冲击 2022年第22期41卷 284-292页

作者：王伟平王琦于洋沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870 辽宁工业大学辽宁锦州121001

围绕智能机床主轴系统故障诊断数据的融合分析问题展开研究,提出了一种具有自寻优和多维度协同感知的数据分析算法。设计了在强化学习驱动下的以双路径深度学习模型为核心的算法在线自寻优部分;基于离线、在线振动数据的波动特征分析、... 详细信息

围绕智能机床主轴系统故障诊断数据的融合分析问题展开研究,提出了一种具有自寻优和多维度协同感知的数据分析算法。设计了在强化学习驱动下的以双路径深度学习模型为核心的算法在线自寻优部分;基于离线、在线振动数据的波动特征分析、细节时频分析,以及电流特征分析,建立了多维度协同感知部分;采用D-S证据理论,对数据分析结果进行了量化融合判定。用凯斯西储大学轴承数据集,对所提算法主体环节的故障数据分析能力进行了验证。基于实际机床主轴系统的故障数据,对算法整体进了全面验证,以0.960 1的协同评估概率结果量化辨识出实际机床主轴系统的具体故障,验证了所提算法整体的有效性和准确性。

关键词：主轴系统自寻优协同感知深度学习 D-S证据理论

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铣削工况下考虑结合面的主轴系统动态特性

振动．测试与诊断 2023年第6期43卷 1136-1143,1244,1245页

作者：姜彦翠陈兴儒罗广丹刘献礼仇焱哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080

机床主轴系统动态特性直接影响铣削稳定和表面加工质量,而铣削状态下主轴系统动态特性与静止或空转状态下存在差异。针对此问题,建立了铣削工况下主轴系统和结合面动力学耦合模型,获得铣削工况下主轴系统动态特性,并通过铣削过程中机床... 详细信息

机床主轴系统动态特性直接影响铣削稳定和表面加工质量,而铣削状态下主轴系统动态特性与静止或空转状态下存在差异。针对此问题,建立了铣削工况下主轴系统和结合面动力学耦合模型,获得铣削工况下主轴系统动态特性,并通过铣削过程中机床主轴系统动态特性实验测试进行验证,将静止状态与铣削工况进行对比,预测结果误差平均降低了11.35%。实验结果表明,径向铣削载荷和转速削弱了结合面的刚度特征和系统动态特性,而轴向铣削载荷增强了结合面的刚度特征和系统动态特性,影响最为明显的是主轴转速,其次为径向铣削载荷,然后为轴向铣削载荷。研究结果为铣削状态下主轴系统动态特性和铣削稳定性预测提供了理论支持。

关键词：主轴系统结合面动态特性铣削工况

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基于AK-MCS法的主轴系统振动可靠性分析

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振动与冲击 2019年第18期38卷 135-140页

作者：冯吉路孙志礼赵坚张婧梁春芳天津城建大学控制与机械工程学院天津300384 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

采用集中质量法对数控车床主轴系统进行了简化,建立了考虑主轴刚度、阻尼、偏心质量和成组滚动轴承非线性接触力的十自由度非线性振动模型,使用Runge-Kutta数值积分法求得了主轴-轴承系统振动微分方程的数值解。考虑影响主轴振动的相关... 详细信息

采用集中质量法对数控车床主轴系统进行了简化,建立了考虑主轴刚度、阻尼、偏心质量和成组滚动轴承非线性接触力的十自由度非线性振动模型,使用Runge-Kutta数值积分法求得了主轴-轴承系统振动微分方程的数值解。考虑影响主轴振动的相关参数的随机性,以轴端轴心的振动幅值作为衡量主轴振动可靠性的指标,采用Kriging和Monte Carlo法相结合的方法(AK-MCS)计算了主轴振动可靠度。研究结果表明:采用AK-MCS算法与直接Monte Carlo法计算的失效概率几乎相等,而AK-MCS算法的运算效率明显更高,说明了该研究采用的AK-MCS算法的准确性与高效性,也验证了该方法适用于强非线性系统的可靠性计算。

关键词：振动可靠性主轴系统 AK-MCS法分岔

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数控机床主轴系统可靠性评价

中南大学学报（自然科学版） 2013年第2期44卷 540-545页

作者：谷东伟申桂香张英芝王志琼陈炳锟郑珊吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130022

以40台某国产数控机床主轴系统现场试验数据为基础,针对数控机床主轴系统故障数据少,导致截尾时间所占比重比较大的特点,为提高建模的准确性,采用故障总时间法对数据进行预处理,通过参数估计、d检验和游程检验确定故障过程服从二参数威... 详细信息

以40台某国产数控机床主轴系统现场试验数据为基础,针对数控机床主轴系统故障数据少,导致截尾时间所占比重比较大的特点,为提高建模的准确性,采用故障总时间法对数据进行预处理,通过参数估计、d检验和游程检验确定故障过程服从二参数威布尔分布;针对某些样本无故障的特点,采用平均秩次法评估影响顾客满意度的指标即平均首次故障时间。针对主轴系统的故障特点,采用以上方法能够得到更精确的可靠性评价指标。

关键词：主轴系统故障总时间法平均首次故障时间游程检验

基于响应面与遗传算法的主轴系统动力学建模及参数修正

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吉林大学学报（工学版） 2022年第10期52卷 2278-2286页

作者：陈传海姚国祥金桐彤申桂香于立娟田海龙吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室长春130022

针对在建立主轴系统的动力学模型时采用简化处理带来较大的误差问题,提出了一种融合响应面与遗传算法的主轴系统动力学建模方法。首先,考虑切削过程中主轴与刀柄之间的结合面刚度以及主轴轴承的支撑刚度,建立主轴系统的动力学模型;其次... 详细信息

针对在建立主轴系统的动力学模型时采用简化处理带来较大的误差问题,提出了一种融合响应面与遗传算法的主轴系统动力学建模方法。首先,考虑切削过程中主轴与刀柄之间的结合面刚度以及主轴轴承的支撑刚度,建立主轴系统的动力学模型;其次,通过对比刚性连接和柔性连接时主轴系统的前三阶固有频率,分析影响主轴系统动力学特性的主要因素;然后,基于主轴系统的动力学模型构造接触刚度的样本点,以样本点中的主轴与刀柄的结合面刚度作为输入参数,主轴系统的一阶、二阶和三阶固有频率作为输出参数,采用非参数回归方法构造响应面模型,利用决定系数和均方根误差的相对值检验响应面的精度;最后,通过多目标遗传算法修正主轴-刀柄结合面的刚度,以此为基础修正主轴系统的动力学模型,从而提高主轴系统动力学模型的精度。以某主轴系统为例,通过对比修正前后的分析精度,验证基于响应面和遗传算法的主轴动力学分析的准确性。

关键词：主轴系统动力学分析响应面多目标遗传算法

基于Lempel-Ziv指标的主轴系统退化

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振动．测试与诊断 2015年第1期35卷 17-23,184页

作者：董新峰张为民邓松同济大学机械与能源工程学院上海201804 同济大学中德学院上海201804

为了检测机床主轴系统在使用过程中状态的变化,提出了一种基于复杂度指标的劣化分析方法。以某磨床空转运行时工件主轴系统产生的振动信号为分析对象,采用复杂度指标对磨床在数月使用过程中工件主轴的状态进行判断。分析结果表明,随着... 详细信息

为了检测机床主轴系统在使用过程中状态的变化,提出了一种基于复杂度指标的劣化分析方法。以某磨床空转运行时工件主轴系统产生的振动信号为分析对象,采用复杂度指标对磨床在数月使用过程中工件主轴的状态进行判断。分析结果表明,随着使用时间的增加,工件主轴系统产生的振动信号的复杂度增加。为了验证复杂度指标在劣化分析中的有效性,采用复杂度指标对美国凯斯西储大学公布的劣化轴承数据进行分析,结果表明,该方法在劣化分析中是可行的。

关键词：复杂度退化主轴系统轴承故障

混流式水轮发电机组主轴系统非线性全局耦合动力学模型

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机械强度 2008年第2期30卷 175-183页

作者：李兆军蔡敢为杨旭娟蓝永庭广西大学机械工程学院南宁530004

长期以来,水轮发电机组的激烈振动现象严重影响电站的正常安全稳定工作。在高水头、大流量水流和强电磁场的共同作用下,其规律十分神秘,是一个至今仍未彻底解决的难题。文中以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,首先根据发电机、水... 详细信息

长期以来,水轮发电机组的激烈振动现象严重影响电站的正常安全稳定工作。在高水头、大流量水流和强电磁场的共同作用下,其规律十分神秘,是一个至今仍未彻底解决的难题。文中以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,首先根据发电机、水轮机主轴和水轮机转轮的特点,分别建立发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元,然后在发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元的基础上,应用有限单元法建立混流式水轮发电机组主轴系统的非线性全局耦合动力学方程。所建方程较好地体现该系统动态性能与其水力参数、电磁参数和结构参数之间的实际关系,表达以往方程未能反映的动态性能,为进一步深入研究混流式水轮发电机组主轴系统的动力学特性与系统的水力参数、电磁参数和结构参数之间的内在联系奠定基础。

关键词：水轮机主轴系统动态特性全局耦合

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高转速对电主轴系统动力学特性的影响分析

工程力学 2015年第6期32卷 231-237,256页

作者：汪博孙伟闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

高速切削的加工质量、加工效率与高速主轴系统的动力学特性密切相关,而转速对主轴系统的动力学特性有着明显的影响。该文首先确定了由高转速所诱发的主轴系统动力学特性影响因素,包括离心力、陀螺力矩以及轴承刚度软化等,并列举了围绕... 详细信息

高速切削的加工质量、加工效率与高速主轴系统的动力学特性密切相关,而转速对主轴系统的动力学特性有着明显的影响。该文首先确定了由高转速所诱发的主轴系统动力学特性影响因素,包括离心力、陀螺力矩以及轴承刚度软化等,并列举了围绕上述影响因素的相关研究成果。在此基础上,基于有限元法构建了考虑转速的主轴-轴承的通用有限元模型。以某电主轴为例,分别定性或定量分析了离心力、陀螺效应、轴承的径向刚度以及上述因素的耦合对高速主轴动力学特性的影响。该文的研究表明,主轴在高速运转状态下,轴承径向刚度、离心力和陀螺效应对主轴系统动力学特性都有较显著的影响,在对高速运转状态下的主轴系统动力学建模时,必须考虑上述影响因素。

关键词：高转速主轴系统固有频率模态振型影响分析

数控周边磨床主轴系统热关键点选取及热误差建模

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第6期51卷 1501-1508页

作者：廖启豪王玲殷国富谢政峰四川大学机械工程学院四川成都610065

为了提高数控机床主轴系统热误差建模的精度和鲁棒性,提出一种基于时间特性的热关键点选取方法。该方法结合模糊C均值聚类和基于时间特性的排序标准,完全依赖于热误差实验获得的温度测点的温度,避免了基于相关性的热关键点选取方法在不... 详细信息

为了提高数控机床主轴系统热误差建模的精度和鲁棒性,提出一种基于时间特性的热关键点选取方法。该方法结合模糊C均值聚类和基于时间特性的排序标准,完全依赖于热误差实验获得的温度测点的温度,避免了基于相关性的热关键点选取方法在不同热误差实验下的不稳定性。通过在周边磨床主轴系统上进行热误差实验,将该方法应用于主轴系统热误差建模。研究结果表明:基于时间特性的热关键点选取方法对多元线性回归、BP神经网络、支持向量机等回归模型的建模精度都有不同程度提升;在3种模型的9组预测中,均方根误差降幅最低为6%,最高为40%,证明了基于时间特性的热关键点选取方法能有效提高热误差建模的精度和鲁棒性。

关键词：主轴系统热关键点热误差建模