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主动磁悬浮轴承系统保护轴承热特性研究及减摩设计

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中国机械工程 2024年第4期35卷 646-655页

作者：李迎春聂傲男杨明宣朱定康邱明杨更生河南科技大学机电工程学院洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003

针对主动磁悬浮轴承系统(AMBs)转子跌落过程中转子与保护轴承碰摩产生巨大冲击、振动和大量摩擦热,易使保护轴承失效的问题,对立式转子跌落到保护轴承过程中的热特性进行了研究,分析了转子跌落对保护轴承造成破坏的主要影响因素,进而提... 详细信息

针对主动磁悬浮轴承系统(AMBs)转子跌落过程中转子与保护轴承碰摩产生巨大冲击、振动和大量摩擦热,易使保护轴承失效的问题,对立式转子跌落到保护轴承过程中的热特性进行了研究,分析了转子跌落对保护轴承造成破坏的主要影响因素,进而提出了一种采用磁控溅射技术在保护轴承关键表面沉积固体润滑薄膜(类石墨碳基薄膜,GLC)的减摩方法,并对镀膜、未镀膜的保护轴承进行了转子跌落试验。研究结果表明:跌落转速为20000 r/min时,保护轴承的最高温度为210.60℃,出现在转子与轴承内圈端面高速碰摩阶段,该温度超过了轴承钢160℃的回火温度,导致轴承烧伤而失效。在跌落试验中,镀有GLC薄膜的自润滑保护轴承试验后的沟道和端面外观明显优于未镀膜保护轴承,由碰摩发热导致的内圈端面硬度下降也较轻,质心轨迹和轴向位移更加平稳,温升更低,GLC薄膜起到了关键的自润滑和减摩功能,提高了保护轴承的使用寿命和服役可靠性,为解决主动磁悬浮轴承系统中保护轴承易失效而发生重大事故的问题提供了一种思路和方法。

关键词：主动磁悬浮轴承系统保护轴承类石墨碳基薄膜减摩

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热损伤玉米种子的高光谱无损检测

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1165-1170页

作者：张伏禹煌熊瑛张方圆王新月吕庆丰武一戈张亚坤付三玲河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学农学院/牡丹学院河南洛阳471023 河南平安种业有限公司河南焦作454881 河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2... 详细信息

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2,分别为540粒和360粒。利用电鼓风式烘干箱对种子损伤处理,获得不同损伤程度的玉米种子样本,采集光谱后完成发芽试验,以此判别种子活力。为提高信噪比,截取963.27~1698.75 nm范围内的玉米种子光谱波段作为有效波段;采用标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)两种预处理方式对原始光谱数据预处理,并采用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)两种特征波段提取算法对预处理后的光谱数据提取特征波段,波长反射率作为输入矩阵X,预设样本类别作为输出矩阵Y;最后采用支持向量机(SVM)模型建模分析,研究结果表明:MSC-CARS-SVM模型为最佳模型,模型识别成功率为98.33%,其Kappa系数为0.985。在此基础上,采用遗传算法(GA)对SVM中惩罚系数c和核函数参数g寻优,模型准确率提升至100%,可实现对热损伤劣质玉米种子的鉴别。该研究为劣质玉米种子及其他作物种子快速鉴别提供了新思路和方法。

关键词：高光谱成像技术玉米种子热损伤支持向量机

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考虑动态时变载荷的滚动轴承寿命评估方法

工程设计学报 2024年

作者：李军星高锐邱明李燕科刘静涛刘志卫河南科技大学机电工程学院机械装备先进制造河南省协同创新中心高端轴承河南省协同创新中心

载荷是滚动轴承运作过程中不可忽视的关键因素，不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有动态随机时变的特点，提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承寿命评估方法，以解决传统方法忽略轴承载荷时... 详细信息

载荷是滚动轴承运作过程中不可忽视的关键因素，不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有动态随机时变的特点，提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承寿命评估方法，以解决传统方法忽略轴承载荷时变性而导致评估精度下降的问题。利用灰色预测模型，构建了轴承当量动载荷随机时变过程的分析模型，对小样本载荷数据进行预测补充；在此基础之上，提出了基于动态应力-强度干涉模型的轴承可靠性与寿命评估方法，得到了动载荷的工作区间，从而获得轴承可靠度与寿命区间估计；进行NU206E圆柱滚子轴承寿命实验，对该方法进行验证。实验结果表明：与传统方法相比，采用所提出的方法得到的轴承寿命评估结果实验值更加接近，精度更高，且能获得覆盖所有实验值的寿命区间，并进一步缩短了评估耗时间。结合灰色预测模型和动态应力-强度干涉模型的滚动轴承寿命评估方法具有良好的工程应用价值，为变载工况下的滚动轴承可靠性评估提供了新的思路。

关键词：滚动轴承可靠性评估灰色模型时变应力应力-强度干涉模型

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大方捆打捆机压缩机构优化设计及试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1166-1174页

作者：张伏娄立民钱丹王世强冯春凌赵一荣河南科技大学农业装备工程学院洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003 洛阳拖拉机研究所有限公司洛阳471039

针对大方捆打捆机存在压缩机构往复运动惯性力大而产生振动难以解决的问题,采用模型优化设计方法对压缩机构进行了研究。在分析打捆机压缩机构惯性力、草捆密度影响因素的基础上,以最小传动角、速度不均匀系数等约束构建压缩机构惯性力... 详细信息

针对大方捆打捆机存在压缩机构往复运动惯性力大而产生振动难以解决的问题,采用模型优化设计方法对压缩机构进行了研究。在分析打捆机压缩机构惯性力、草捆密度影响因素的基础上,以最小传动角、速度不均匀系数等约束构建压缩机构惯性力优化模型,采用内点惩罚函数算法解算模型,根据优化方案设计压缩机构并完成田间试验。研究结果表明:在满足草捆密度的条件下,所设计的压缩机构相对原机构平均惯性力降低10.2%,草捆密度达到230 kg/m^(3),峰值压缩力为410 kN。所研究的压缩机构对打捆机研发具有重要的工程应用价值。

关键词：农业机械化工程大方捆压缩力优化设计曲柄滑块

考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法

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工程设计学报 2024年第4期31卷 420-427页

作者：李军星高锐邱明李燕科刘静涛刘志卫河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 高端轴承河南省协同创新中心河南洛阳471003

载荷是滚动轴承运转过程中不可忽视的因素,不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有随机时变的特点,提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法,以解决传统方法忽略轴承载荷时变性... 详细信息

载荷是滚动轴承运转过程中不可忽视的因素,不同特征的载荷会对轴承的可靠性产生差异影响。针对滚动轴承实际当量动载荷具有随机时变的特点,提出了一种考虑动态时变载荷的滚动轴承可靠性寿命评估方法,以解决传统方法忽略轴承载荷时变性导致的评估精度较低的问题。利用灰色预测模型,构建了轴承当量动载荷随机时变过程的分析模型,对小样本载荷数据进行预测补充;在此基础之上,提出了基于动态应力—强度干涉模型的轴承可靠性寿命评估方法,得到了动载荷的工作区间,从而获得轴承可靠性寿命区间;进行了圆柱滚子轴承NU206E的可靠性寿命测试,对该方法进行验证。结果表明:与传统方法相比,采用所提出的方法得到的轴承寿命评估值与测试值较接近,精度较高,评估时间较短,且能获得覆盖大部分测试值的寿命区间。结合灰色预测模型和动态应力—强度干涉模型的滚动轴承可靠性寿命评估方法具有良好的工程应用价值,为变载工况下的滚动轴承可靠性评估提供了新的思路。

关键词：滚动轴承可靠性评估灰色预测模型时变应力应力—强度干涉模型

应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 416-422页

作者：李燕科邱明李军星牛凯岑许艳雷河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 河南科技大学机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估... 详细信息

针对滚动轴承可靠性低、缺乏设计依据等问题,提出一种应力-强度干涉模型下的滚动轴承可靠性评估与设计方法。考虑滚动轴承实际承载当量动载荷和规定当量动载荷的随机特性,假设两者为服从对数正态分布的随机变量,建立滚动轴承可靠性评估与设计模型。其次,对多型号多工况下的深沟球轴承和角接触球轴承进行仿真验证,结果表明:本文提出的滚动轴承可靠性评估与设计方法,通过分析当量动载荷的许用范围,结合轴承设计公式可以使优化后的轴承满足在该工况下的目标可靠性寿命,准确有效的实现滚动轴承的可靠性评估与设计。

关键词：滚动轴承可靠性设计应力-强度干涉模型对数正态分布

数据缺失下SGAIN融合TCN预测滚动轴承剩余寿命

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兵器装备工程学报 2024年第8期45卷 240-247页

作者：刘静涛邱明李军星刘志卫高锐河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

由于网络传输故障和传感器漏读会引起数据缺失问题。为了在数据缺失条件下能够较准确地预测滚动轴承使用寿命,论文给出了一种将精简生成对抗插补网络(SGAIN)与时间卷积网络(TCN)相融合的剩余寿命预测(RUL)方法。首先,通过SGAIN算法学习... 详细信息

由于网络传输故障和传感器漏读会引起数据缺失问题。为了在数据缺失条件下能够较准确地预测滚动轴承使用寿命,论文给出了一种将精简生成对抗插补网络(SGAIN)与时间卷积网络(TCN)相融合的剩余寿命预测(RUL)方法。首先,通过SGAIN算法学习缺失数据集的分布规律,掌握已有数据和缺失数据的关联,对缺失数据进行插补填充。其次,使用TCN网络建立轴承寿命预测模型,运用插补完成的数据集实现数据缺失下滚动轴承的剩余寿命预测。最后,借助于公开数据集将SGAIN插补方法与其他插补方法进行对比,揭示了SGAIN插补方法的优越性。同时,选择20%缺失率下的轴承缺失数据做出预测,插补后寿命预测结果的得分达到了0.7222,与缺失未插补数据的预测结果的得分0.5425相比提高了0.1797,接近原始数据寿命预测结果的得分0.7552。这说明了SGAIN融合TCN的滚动轴承剩余寿命预测方法是有效的。

关键词：滚动轴承数据缺失精简对抗生成插补网络时间卷积网络寿命预测

基于AVMD-ASWT-PCNN的滚动轴承故障识别方法

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兵器装备工程学报 2024年第9期45卷 244-252页

作者：刘志卫邱明李军星刘静涛高锐河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

针对传统方法直接舍弃高频分量导致信号降噪不充分和信号在时、频域表征效果不好的问题,提出一种基于自适应变分模态分解融合自适应同步压缩小波变换(AVMD-ASWT)的少噪声时频图像生成方法,在此基础上结合动态惯性权重粒子群优化卷积神... 详细信息

针对传统方法直接舍弃高频分量导致信号降噪不充分和信号在时、频域表征效果不好的问题,提出一种基于自适应变分模态分解融合自适应同步压缩小波变换(AVMD-ASWT)的少噪声时频图像生成方法,在此基础上结合动态惯性权重粒子群优化卷积神经网络(PCNN)实现滚动轴承故障的识别。采用AVMD-ASWT算法对轴承振动信号进行二次处理,同时引入互信息熵-相关系数准则,获得高分辨率的少噪声时频图像。将少噪声时频图像作为网络模型的输入进行故障识别,同时采用动态惯性权重粒子群优化算法(PSO)对卷积神经网络模型(CNN)参数进行优化,可解决模型结构难以确定的问题,模型识别正确率和识别速度均有明显提升。工程实例表明:运用AVMD-ASWT方法得到的时频图像具有更高的分辨率,显著降低了信号中噪声的影响,且提出的PCNN模型的故障识别正确率达99%以上。

关键词：自适应变分模态分解自适应同步压缩小波变换卷积神经网络故障识别

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RV减速器几何回差分析及实验研究

机械设计与制造 2024年

作者：方凯王会良苏建新河南科技大学机电工程学院机械装备先进制造河南省协同创新中心

RV减速器是工业机器人中的重要部件，其回转误差是传动精度的一个重要的动态性能指标。通过分析影响RV减速器回差的因素，建立几何回差的数学模型并使用蒙特卡洛模拟法得出总体机构的回差数值。使用SOLIDWORKS建立RV减速器三维装配模型... 详细信息

RV减速器是工业机器人中的重要部件，其回转误差是传动精度的一个重要的动态性能指标。通过分析影响RV减速器回差的因素，建立几何回差的数学模型并使用蒙特卡洛模拟法得出总体机构的回差数值。使用SOLIDWORKS建立RV减速器三维装配模型，设置其材料属性及配合条件，建立ADAMS的虚拟样机进行仿真，将其结果与传动误差数学模型进行比对验证。搭建RV减速器传动误差实验平台，对RV减速器的回转误差进行测量，将最终所得结果与数学建模结果和仿真结果进行对比和验证，最终验证仿真以及数学模型的可靠性。

关键词：蒙特卡洛模拟法 ADAMS 回差数学建模运动仿真回转误差