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航空发动机主轴轴承剥落扩展试验

航空发动机 2024年第1期50卷 124-128页

作者：胡铭鑫孔令成赵聪张浩毛宏图中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015 中国航发航空发动机动力传输重点实验室沈阳110015

为探索轴承的剥落极限,开展了航空发动机主轴轴承的剥落扩展试验研究。介绍了轴承损伤的形式以及国内外关于疲劳剥落损伤的研究现状;介绍了试验轴承的初始剥落状态以及试验器的基本情况,明确了轴承的润滑条件和监测方式;按照发动机的真... 详细信息

为探索轴承的剥落极限,开展了航空发动机主轴轴承的剥落扩展试验研究。介绍了轴承损伤的形式以及国内外关于疲劳剥落损伤的研究现状;介绍了试验轴承的初始剥落状态以及试验器的基本情况,明确了轴承的润滑条件和监测方式;按照发动机的真实工况和载荷谱制定试验方案并开展试验,定期分解监控轴承的剥落扩展趋势;对试验过程中金属屑末质量分数、轴承温度以及转子振动的监测结果进行了分析。结果表明:小面积剥落的轴承在18 h试验时间内仍能继续工作,轴承温升未发生明显改变,轴承外圈温度大部分时间内保持在150~190℃,但金属屑末质量分数及转子振动时域幅值不断增大,金属屑末累计增长约9500个,振动时域幅值已超过600g。各项参数的监测结果对发动机地面试车或飞行具有重要的参考价值。

关键词：航空发动机主轴轴承剥落扩展试验研究监测方式

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风电机组主轴轴承在机清洗工艺

轴承 2024年第9期 68-72页

作者：姚鹏高飞孙立明宋吉祥张永辉超滑科技(佛山)有限责任公司广东佛山528000 大生科技(北京)有限公司北京100144 国创(洛阳)轴承产业技术研究院有限公司河南洛阳471039 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039

主轴轴承传统运维采取定时、定量补脂的方式优化轴承润滑环境,传统运维不能将板结润滑脂或异物排出,当主轴轴承高速运行时,板结润滑脂或异物将使轴承出现高温或振动报警,长时间运行还会引起轴承卡滞、滚子破裂,严重时会发生机组自燃事... 详细信息

主轴轴承传统运维采取定时、定量补脂的方式优化轴承润滑环境,传统运维不能将板结润滑脂或异物排出,当主轴轴承高速运行时,板结润滑脂或异物将使轴承出现高温或振动报警,长时间运行还会引起轴承卡滞、滚子破裂,严重时会发生机组自燃事故。为实现高效、可靠的运维,提出了一种在机清洗工艺,采取在机浸泡清洗和循环清洗对轴承内部润滑脂溶解、过滤排出,检查后注入新润滑脂,从而实现运行状态评估和环境优化。工程应用表明,该工艺可以优化主轴轴承运行环境,做到保养评估,有助于延长风机使用寿命。

关键词：滚动轴承风电轴承主轴轴承风力发电机组润滑脂在线清洗

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冲击载荷下疲劳试验机主轴轴承的疲劳寿命预测及分析

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冲击载荷下疲劳试验机主轴轴承的疲劳寿命预测及分析

作者：朱峻炜重庆理工大学

学位级别：硕士

疲劳试验机是用于进行各种金属材料及其构件的疲劳特性研究的设备。主轴和轴承组成的转子系统,作为试验机核心部件,它的工作寿命瓶颈在于轴承的疲劳寿命。在不同的实验工况下,疲劳试验机能否长时间的稳定运行对于试验材料疲劳损伤过程... 详细信息

疲劳试验机是用于进行各种金属材料及其构件的疲劳特性研究的设备。主轴和轴承组成的转子系统,作为试验机核心部件,它的工作寿命瓶颈在于轴承的疲劳寿命。在不同的实验工况下,疲劳试验机能否长时间的稳定运行对于试验材料疲劳损伤过程的分析十分重要,转子系统的工作寿命往往决定了该疲劳试验机的运行时长。因此,主轴轴承疲劳寿命的预测和分析是研发疲劳试验机必不可少的关键环节。恒定载荷工况下,工程中通常采用基于统计分析的轴承寿命预测模型,如L-P寿命模型、简化的ISO标准算法、I-H寿命模型等;变载荷工况下,则使用线性疲劳损伤累积模型进行寿命预测,如Miner准则等。尽管上述方法为轴承疲劳寿命的预测提供了有力手段,但仍存在一些不足,特别是无法准确描述冲击载荷这一极端工况下的疲劳寿命。因此,本文将针对疲劳试验机主轴轴承的疲劳寿命预测,通过结合多体动力学和有限元分析、I-H寿命模型和非线性疲劳损伤累积理论,建立适用于恒定载荷、非恒定载荷、极端冲击载荷等不同载荷工况下的轴承疲劳寿命预测方法及模型,主要研究内容如下:(1)首先对疲劳试验机主轴轴承的运转进行了动力学分析。采用COMSOL Multiphysics软件完成了轴承的多体动力学建模,并验证了模型的准确性。研究了主轴轴承在不同载荷、转速、初始游隙等工况下的运转情况,获得了准确的内部载荷分布。随后,为准确分析轴承内外滚道和滚动体在内部载荷作用下的接触变形,完成了相应的有限元建模和接触分析,并和Hertz接触理论进行了对比验证。在此基础上,研究了不同径向载荷作用下滚动体与滚道的接触半宽、接触应力分布和应变分布,为后续轴承寿命的计算提供基础。(2)对于恒定载荷工况的轴承疲劳寿命预测,I-H理论充分考虑了轴承内部载荷对内外滚道以及滚动体寿命的影响,可更准确地预测轴承疲劳寿命。因此,本文在上一部分的研究基础上结合I-H理论,实现了对恒定载荷工况下的轴承疲劳寿命预测,研究了不同载荷、转速、游隙对疲劳试验机主轴轴承寿命的影响,并和ISO标准算法、L-P理论的结果进行了对比。(3)常规的线性损伤理论难以准确反映疲劳试验机主轴轴承在冲击载荷工况下的疲劳失效,因此,本文进一步结合非线性疲劳损伤理论模型,通过引入载荷间相互作用和载荷加载次序的影响,建立了一套用于冲击载荷工况下的轴承疲劳寿命预测方法,并与文献中相关实验数据进行了对比验证。在此基础上,研究了冲击载荷大小、加载次序等对疲劳损伤以及轴承寿命的影响。

关键词：轴承寿命预测疲劳试验机主轴轴承有限元恒定载荷冲击载荷

基于多源信息融合的主轴轴承故障诊断方法研究

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基于多源信息融合的主轴轴承故障诊断方法研究

作者：刘洋西安理工大学

学位级别：硕士

主轴作为高精密数控机床的核心组件,承担着驱动刀具高速旋转的任务,其性能优劣直接影响机床的加工性能和产品精度。轴承是主轴的核心部件,对轴承的服役状态进行精准诊断,有效监测其性能变化对主轴的运行维护尤为关键。随着机床智能化需... 详细信息

主轴作为高精密数控机床的核心组件,承担着驱动刀具高速旋转的任务,其性能优劣直接影响机床的加工性能和产品精度。轴承是主轴的核心部件,对轴承的服役状态进行精准诊断,有效监测其性能变化对主轴的运行维护尤为关键。随着机床智能化需求增加,智能主轴单元的研发成为技术革新的重点方向之一。为保障主轴高速运行,智能诊断技术的作用不可忽视,通过对主轴运行状态进行优化分析和改进主轴轴承服役状态诊断技术,及时发现主轴的异常状况,提前预测潜在故障。为此,本文基于深度学习理论,采用多源信息融合技术和迁移学习算法对主轴轴承的服役状态进行诊断,主要工作内容如下:1、通过对主轴轴承的故障模式进行分析,探讨深度学习、多源信息融合及迁移学习在主轴轴承服役状态诊断中的应用,为构建高效的诊断模型奠定了理论基础。2、为进一步分析主轴轴承的服役状态,针对时域、频域和时频域等分析方法仅能展现单一维度的信息且难以精准揭示主轴复杂运行状态的弊端,本文在多域信息融合的基础上,考虑到三域信号融合可能造成多域信号的堆叠问题,分别对时域、频域、时频域信号两两融合进行分析,并基于深度学习确定频域-时频域融合方案。采用凯斯西储大学公开数据集和自行搭建的偏载实验台所获取的试验数据集分别对该算法进行分析计算,验证算法的可行性及可靠性。3、考虑到单一传感器在复杂工况下难以准确反映机床主轴运行状态的问题,在多传感器监测技术和信息融合算法的基础上,依据多源同构信号与异构信号的不同特性,分别构建相应的诊断模型。针对同构类型传感器监测效果高度敏感的问题,引入熵权法、混沌映射和粒子群寻优算法,提出一种自适应加权融合算法,实现同构振动信息的有效融合。针对异构类型传感器敏感的问题,通过特征提取模块获得证据体,基于D-S证据理论进行异构数据融合,得到最终的诊断结果。最后,通过开源数据集和搭建的主轴实验台所测数据集对融合算法进行验证。4、基于前述章节理论基础,针对跨工况、跨设备环境下主轴轴承故障诊断精度低的问题,提出了一种最大均值协方差差异MMCD度量方法,结合CAT模块进行单源迁移训练。在此基础上,进一步提出一种多源迁移方案MS-CAT(MMCD),解决了单源迁移学习可能存在的泛化性能不佳问题。最后,为确保所提迁移方案在实际应用中的有效性和准确性,利用开源数据集和实验室私有数据集进行迁移性能验证。

关键词：主轴轴承深度学习同构数据融合异构数据融合迁移学习

航空发动机主轴轴承高效润滑冷却技术研究进展

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航空工程进展 2024年

作者：刘振侠朱泽韬姜乐吕亚国覃经文西北工业大学动力与能源学院中国航发四川燃气涡轮研究院中国航发湖南动力机械研究所

滚动轴承作为航空发动机的关键部件，必须依靠高效润滑冷却技术以保障其在高速、高温和重载的严苛工作环境下稳定运转。与传统喷射润滑相比，环下润滑技术具有诸多优势，并已成为现代发动机主轴轴承的主流润滑方式。本文围绕航空发动机... 详细信息

滚动轴承作为航空发动机的关键部件，必须依靠高效润滑冷却技术以保障其在高速、高温和重载的严苛工作环境下稳定运转。与传统喷射润滑相比，环下润滑技术具有诸多优势，并已成为现代发动机主轴轴承的主流润滑方式。本文围绕航空发动机主轴轴承的高效润滑冷却技术，对比了典型润滑方式，系统梳理并总结了环下润滑技术的发展现状，讨论了环下润滑轴承的润滑冷却效果，对航空发动机主轴高速轴承润滑冷却技术的未来发展趋势进行了展望，为航空轴承高效润滑冷却和精细化热管理提供参考。

关键词：航空发动机主轴轴承喷射润滑环下润滑两相流润滑与冷却

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风力发电机主轴轴承零游隙位置概率分析

东北大学学报（自然科学版） 2023年第10期44卷 1440-1447页

作者：黄贤振张鹏李红雷吕中东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819

预紧量对轴承的运行状态和使用寿命有着重要的影响.为了保证主轴轴承的合理装配,需要确定轴承的零游隙位置.首先,采用厚壁圆筒理论计算了轴承游隙的变化量,从而确定轴承的零游隙位置.而后,建立了轴承零游隙的有限元位移模型,提出了一种... 详细信息

预紧量对轴承的运行状态和使用寿命有着重要的影响.为了保证主轴轴承的合理装配,需要确定轴承的零游隙位置.首先,采用厚壁圆筒理论计算了轴承游隙的变化量,从而确定轴承的零游隙位置.而后,建立了轴承零游隙的有限元位移模型,提出了一种更加准确的零游隙位置计算方法.考虑到随机因素的影响,提出了Kriging代理模型的方法,分析了风电主轴轴承零游隙下内外圈位置的概率分布特性.最后,数值算例表明,Kriging模型预测的最大误差在0.1%以内,表明所提出的方法具有较高的精度和适用性.

关键词：风力发电机主轴轴承概率分析有限元模型 Kriging代理模型

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基于多节点热网络法的航空发动机主轴轴承温度场分析

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推进技术 2019年第2期40卷 382-388页

作者：高文君刘振侠朱鹏飞吕亚国西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

航空发动机主轴轴承温度场分析是发动机润滑系统热分析的关键。针对传统简单节点热网络法中轴承温度节点设置过于简化、人为设置轴承生热分配比例等问题,提出改进的多节点热网络法。基于Hertz热扩散理论,将轴承三元件分别划分为接触表... 详细信息

航空发动机主轴轴承温度场分析是发动机润滑系统热分析的关键。针对传统简单节点热网络法中轴承温度节点设置过于简化、人为设置轴承生热分配比例等问题,提出改进的多节点热网络法。基于Hertz热扩散理论,将轴承三元件分别划分为接触表面与主体两个节点,并以Hertz扩散热阻连接;轴承接触区设置油膜节点,加载轴承生热载荷,节点与轴承接触面之间通过油膜热阻连接;构建多节点轴承热网络模型,获得轴承内部更细致的温度场分布。研究表明,轴承表面温度显著高于其内部主体结构温度,而接触区对应的两个接触面之间也存在明显的温度差异,使用本文建立的多节点热网络法对滑油出口温度的计算误差不超过7%。

关键词：航空发动机主轴轴承热网络法节点划分传热扩散热阻

基于有限单元热网络法的航空发动机主轴轴承热分析

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推进技术 2021年第1期42卷 149-155页

作者：潘迎高文君李坤杜鼎新西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 西北工业大学航空学院陕西西安710072

航空发动机主轴轴承温度场的精准预测对保证发动机润滑系统及整机稳定运转至关重要。针对传统热网络法精度低的问题,提出一种基于有限单元思想的有限单元热网络法。将轴承结构通过网格划分为有限个单元体,每个单元体设置一个温度节点代... 详细信息

航空发动机主轴轴承温度场的精准预测对保证发动机润滑系统及整机稳定运转至关重要。针对传统热网络法精度低的问题,提出一种基于有限单元思想的有限单元热网络法。将轴承结构通过网格划分为有限个单元体,每个单元体设置一个温度节点代表该单元体的集总参数,节点间构建热阻关系并形成热网络,通过求解以温度为未知量的大型稀疏矩阵线性方程组来获得滚子轴承横截面的温度分布。该方法可以与轴承局部产热理论相结合,实现轴承局部产热的精准加载,完成温度场的精细化分析。通过与试验结果对比,本文方法对轴承外环表面中心线温度的预测结果与试验结果误差不超过13%。

关键词：航空发动机主轴轴承有限单元热网络法节点划分温度场

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超高速时电主轴轴承的动态支承刚度分析

机械工程学报 2006年第11期42卷 60-65页

作者：李松生陈晓阳张钢王春兰杨柳欣陈长江上海大学机械工程与自动化学院上海200072 洛阳轴承研究所主轴开发部洛阳471039

基于滚动轴承受力分析的拟静力学和拟动力学模型,利用数值计算方法对超高速时电主轴轴承的内部动力学状态进行计算机模拟仿真,在求解每一个球滚动体动力学基本参量的基础上,计算电主轴轴承对转子支承的动态刚度,并结合具体算例,分析转... 详细信息

基于滚动轴承受力分析的拟静力学和拟动力学模型,利用数值计算方法对超高速时电主轴轴承的内部动力学状态进行计算机模拟仿真,在求解每一个球滚动体动力学基本参量的基础上,计算电主轴轴承对转子支承的动态刚度,并结合具体算例,分析转速、轴承预载荷、径向外载荷等工况条件,以及套圈滚道曲率半径、球滚动体的直径和数量等轴承的内部结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对轴承动态支承刚度的影响。分析结果表明,外部工况条件以及轴承内部的结构尺寸、球材料的物理性能等方面的因素对超高速时电主轴轴承的动态支承刚度影响较大,超高速时电主轴轴承的动刚度较静态和低速情况有着显著的变化。

关键词：超高速电主轴主轴轴承动态支承刚度数值计算方法