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基于预警控制限自学习的滚动轴承早期故障预测

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 227-238页

作者：樊盼盼袁逸萍马占伟高建雄张育超新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 中船重工海为(新疆)新能源有限公司新疆乌鲁木齐830006

传统滚动轴承故障预警通常采用固定阈值分级报警,存在较多的误报警和漏报警。如何有效地从振动信号里学习能表征其健康状态的指标,自学习故障预警控制限,是解决该问题的关键所在。因此,提出一种预警控制限自学习的轴承早期故障预测方法... 详细信息

传统滚动轴承故障预警通常采用固定阈值分级报警,存在较多的误报警和漏报警。如何有效地从振动信号里学习能表征其健康状态的指标,自学习故障预警控制限,是解决该问题的关键所在。因此,提出一种预警控制限自学习的轴承早期故障预测方法。首先,采用短时傅里叶变换提取振动数据的故障特征;其次,提出基于矩阵变量高斯卷积深度置信网络的健康指标构建方法,在不破坏二维样本空间内部结构的同时将故障特征组合抽象成高层特征,通过全连接层构建健康指标;再次,拟合正常运行状态健康指标的概率分布的及检验拟合优度,并以上侧分位数作为故障预警控制限;最后,以国际标准轴承数据集验证了所提方法的有效性。

关键词：早期故障预测健康指标分布拟合预测性维护滚动轴承

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基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法

纺织学报 2024年第9期45卷 212-219页

作者：周其洪陈唱任佳伟洪巍岑均豪东华大学机械工程学院上海201620 广州盛原成自动化科技有限公司广东广州511400

针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸... 详细信息

针对传统视觉在检测捆扎带时存在难检、漏检、定位扎带位置困难和速度慢等问题,提出一种基于改进凸包缺陷算法的扎带定位方法。采用自适应直方图均衡化图像增强算法,以增强编织袋区域与背景的对比度;利用快速凸包算法获得编织袋轮廓的凸包,减少获取凸包的时间;最后,通过改进凸包缺陷算法对编织袋轮廓凸包进行缺陷检测,根据检测结果中凸包缺陷点的位置和缺陷深度进行筛选得到扎带定位点。同时为验证该算法的准确性与鲁棒性,在具有复杂背景干扰的环境下进行实验,将传统凸包缺陷算法与改进后的凸包缺陷算法进行对比分析。实验结果表明:相比于传统凸包缺陷算法无法检测出编织袋轮廓的全部缺陷从而存在漏检,改进后的凸包缺陷算法漏检率为0,定位误差小于4 mm,可有效定位扎带位置并具有较高的鲁棒性。

关键词：扎带定位凸包算法缺陷检测图像增强直方图均衡化筒子纱包装

新型Cr-Mo-V型热作模具钢高温流变应力模型

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塑性工程学报 2024年第5期31卷 124-131页

作者：元亚莎石如星王文焱徐恩献王九花张玉栋元莎河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 洛阳中重铸锻有限责任公司河南洛阳471039 中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039 中国机械总院集团北京机电研究所有限公司北京100083

通过热压缩实验,获得实验钢在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)和最大真应变为0.916条件下的真应力-真应变曲线。结果表明:在本实验选取的变形条件下,新型Cr-Mo-V钢呈现出典型的动态再结晶特征,变形温度高于1050℃且应... 详细信息

通过热压缩实验,获得实验钢在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)和最大真应变为0.916条件下的真应力-真应变曲线。结果表明:在本实验选取的变形条件下,新型Cr-Mo-V钢呈现出典型的动态再结晶特征,变形温度高于1050℃且应变速率低于0.1 s^(-1)时,动态再结晶特征更明显;同一变形温度下,峰值应力和峰值应变随应变速率的提高呈增大趋势;同一应变速率下,峰值应力和稳态应力随变形温度的升高逐渐降低。采用多元线性回归法获得与峰值应力对应的Arrhenius方程模型参数,基于此建立了实验钢的高温流变应力本构模型。利用创建的不同应变下本构方程材料常数的八次多项式对实验钢的流变应力进行计算,应变补偿相关系数R和平均绝对相对误差e AARE分别为0.98902和3.21%,计算数据与实验数据吻合良好。

关键词：热作模具钢热压缩流变应力本构方程八次多项式

负载敏感多路阀阀芯节流槽热变形分析及其参数优化

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机床与液压 2024年

作者：陈远玲廖国陆王宜前欧阳崇钦李固任晓智广西大学机械工程学院广西中源机械有限公司

针对多路阀中的阀芯磨损和卡滞问题，本文基于流固热耦合分析对小型挖掘机回转联阀芯节流槽参数进行优化。基于ANSYS Workbench平台对不同开度下的多路阀模型进行流固热耦合仿真，在阀口压差为2MPa条件下，分析对比三角+U节流槽不同开... 详细信息

针对多路阀中的阀芯磨损和卡滞问题，本文基于流固热耦合分析对小型挖掘机回转联阀芯节流槽参数进行优化。基于ANSYS Workbench平台对不同开度下的多路阀模型进行流固热耦合仿真，在阀口压差为2MPa条件下，分析对比三角+U节流槽不同开度下多路阀内部速度场、温度场及结构场。仿真结果表明：随着阀口开度的增加，节流槽处的油液最大速度呈现整体下降趋势，阀芯最高温度呈现出先上升后下降趋势，温升区域逐渐扩大，开度为2mm时局部温度和形变均达到峰值，分别为116.3℃和4.43μm。以阀芯开度为2mm的模型为对象进行进一步研究，通过正交实验获得不同节流槽结构参数下的阀芯最大形变量数据库，再采用BP神经网络建立代理模型，并结合牛顿-拉夫逊优化算法（NRBO）获得最优节流槽参数组合，优化后阀芯的最大形变下降了35.65%；最后通过台架实验对仿真模型进行验证，回转联P-LS和P-LS-A流道在额定流量下的压力损失试验结果分别为1.78 MPa和2.14 MPa，与仿真结果基本一致。

关键词：多路阀流固热耦合 ANSYS Workbench BP代理模型 NRBO算法

P-GMAW起弧过程特征分析及稳定性判别方法

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焊接学报 2024年第6期45卷 53-60,67页

作者：刘文吉张亚丰王克宽岳建锋孙勇天津工业大学机械工程学院天津300387 中国石油集团工程技术研究有限公司天津300451

脉冲熔化极气体保护焊(pulsed gas metal arc welding,P-GMAW)起弧过程易产生不稳定现象,会严重影响电弧传感焊缝跟踪精度.针对这一问题,对摆动电弧窄间隙P-GMAW不稳定起弧过程的成因进行了研究,发现送丝速度对起弧过程稳定性具有重要影... 详细信息

脉冲熔化极气体保护焊(pulsed gas metal arc welding,P-GMAW)起弧过程易产生不稳定现象,会严重影响电弧传感焊缝跟踪精度.针对这一问题,对摆动电弧窄间隙P-GMAW不稳定起弧过程的成因进行了研究,发现送丝速度对起弧过程稳定性具有重要影响.通过对电弧图像与电信号特征进行对比分析,提取了表征电弧稳定性的电信号特征变量;为减小变量冗余性和过拟合,采用最大似然估计法筛选并提取了8个变量,并通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)对变量进行融合,提取了方差贡献率最高的前两个主成分;根据因子载荷发现,相比熔滴过渡阶段和基值阶段,脉冲峰值阶段是电弧更易发生不稳定现象的阶段.结合提取的主成分变量与二分类Logistic回归模型建立了起弧过程电弧稳定性判别模型.通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线得到了模型的最佳阈值.结果表明,该模型对脉冲稳定性判别准确率达到了80%以上,表明模型具有良好的判别性能.该模型对提高窄间隙高低跟踪精度、保证焊接质量具有一定应用价值.

关键词：窄间隙焊接起弧过程稳定性主成分分析二分类Logistic回归

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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

基于边缘梯度搜索的激光定向能量沉积熔池尺寸提取方法

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材料导报 2024年第2期38卷 213-219页

作者：苗立国邢飞史建军柴媛欣闫成鑫卞宏友孙海江沈阳工业大学机械工程学院沈阳110000 南京中科煜宸激光技术有限公司南京210038

针对激光定向能量沉积过程中存在熔池弱边缘导致熔池宽度难以准确提取的问题,本工作基于熔池边缘灰度梯度变化差异,提出了一种基于边缘梯度搜索模型的熔池宽度提取方法。为了得到精确的熔池尺寸,首先基于数学形态学的方法对熔池图像进... 详细信息

针对激光定向能量沉积过程中存在熔池弱边缘导致熔池宽度难以准确提取的问题,本工作基于熔池边缘灰度梯度变化差异,提出了一种基于边缘梯度搜索模型的熔池宽度提取方法。为了得到精确的熔池尺寸,首先基于数学形态学的方法对熔池图像进行预处理得到粗定位边缘,然后通过试验确定弱边缘梯度阈值,最后采用边缘梯度搜索模型对粗定位边缘进一步分割得到精分割边缘,使用椭圆拟合法进行边缘拟合得到熔池宽度,试验结果表明该方法具有良好的熔池宽度检测精度。

关键词：激光定向能量沉积边缘提取边缘梯度搜索椭圆拟合

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带式输送机不停机更换托辊机器人研究与应用

中国机械工程 2024年第5期35卷 938-949页

作者：田立勇唐瑞于宁杨秀宇秦文光辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 中煤天津设计工程有限责任公司天津300120 中煤华晋集团有限公司河津043300

针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不... 详细信息

针对带式输送机托辊更换频繁、人工更换工具笨重、作业劳动强度大、停机更换效率低等问题,以王家岭煤矿主平硐带式输送机为研究对象,根据巷道参数和更换托辊流程,研究不停机更换托辊机器人,制定机器人总体研究方案。基于功能分析法与不停机更换托辊理论研究,利用SolidWorks软件建立机器人三维实体模型,并对行走机构、姿态调整平台、伸缩支撑平台、拆装机械手参数进行优化。通过ANSYS Workbench软件对支撑平台和皮带举升机构进行有限元分析,伸缩支撑平台采用滑轨式结构,滑轨在悬臂和举升额定载荷下应力分别为15.647 MPa和66.395 MPa,最大变形位移出现在额定载荷条件下,位移为1.0742 mm。皮带举升机构选用剪叉式结构,额定举升时最大应力为152.82 MPa,最大位移为0.7331 mm。依据设计参数加工机器人样机,以功率为64 kW的柴油发动机为动力,通过液压马达驱动履带行走,速度范围在3~8 km/h,姿态调整平台可实现升降高度0~357 mm、俯仰角度±15°、侧倾角度-4°~7°、旋转角度-10°~20°、横移范围0~400 mm、纵移范围0~350 mm,多级伸缩机构采用组合滑轨方式实现平台0~2.1 m伸缩,采用五自由度机械手可实现对不同位置托辊进行拆装。通过地面及井下试验测试对机器人样机的行走、姿态调整、举升皮带、拆装托辊功能进行试验验证,结果表明:机器人在主平硐狭窄巷道行驶通过性良好,伸缩支撑平台在输送机不停机状态下举升皮带最大高度为241 mm,为机械手拆装不同位置托辊提供足够操作空间以达到设计性能要求,研究带式输送机不停机更换托辊机器人可为煤矿带式输送机维修提供新途径。

关键词：带式输送机维修机器人更换托辊不停机举升皮带

基于改进YOLOv8s的鼓形滚子表面缺陷检测算法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 370-380,387页

作者：王安静袁巨龙朱勇建陈聪吴金津浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 宁波敏捷信息科技有限公司浙江慈溪315300

为了提高鼓形滚子表面微小瑕疵缺陷检测的精确率和召回率,增强模型对小目标缺陷的检测能力,针对YOLOv8s网络,提出细粒化卷积模块SPD-Conv来代替卷积下采样,细粒化地提取小缺陷的特征.在特征融合模块,引入GFPN特征融合模块,增强相邻层级... 详细信息

为了提高鼓形滚子表面微小瑕疵缺陷检测的精确率和召回率,增强模型对小目标缺陷的检测能力,针对YOLOv8s网络,提出细粒化卷积模块SPD-Conv来代替卷积下采样,细粒化地提取小缺陷的特征.在特征融合模块,引入GFPN特征融合模块,增强相邻层级间的跨尺度连接和同尺度下的跨层连接,有助于小目标特征信息在卷积网络的传递.在头部增加小目标检测层,提高模型对小缺陷的检测能力.在损失函数方面,利用动态非单调聚焦的Wise-IOU的边界框损失函数替换CIOU,在加快网络收敛的同时,提高网络检测的精度.在自制的鼓形滚子缺陷数据集上进行测试,结果表明,改进的YOLOv8s在倒角数据集、侧面数据集、端面数据集的mAP@0.5分别达到0.911、0.983、0.935,相比于YOLOv8s,m AP@0.5分别提高了6.4%、3.3%、4%,精确度和召回率也有一定的提升,平均每张图片的检测时间为23 ms.与原模型相比,改进的YOLOv8s对小目标缺陷有更好的定位能力和检测精度,检测速度能够满足工业大批量检测的要求.

关键词：鼓形滚子缺陷检测 YOLOv8s 细粒化卷积广义的特征金字塔网络(GFPN) Wise-IOU