2023, 51(22):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.001
摘要:为了研究水介质O形圈的密封阻力特性,通过ANSYS软件建立O形圈二维轴对称有限元模型,分析不同预压缩率和流体压力对O形圈密封性能的影响,通过2种滑动摩擦力理论算法,计算出不同流体压力下O形圈的摩擦力,与实验测量的摩擦力进行对比分析,探究流体压力和往复速度对摩擦力与摩擦因数的影响。结果表明:随着预压缩率增大,O形圈von Mises应力和接触长度增大;随着流体压力的增大,O形圈von Mises应力增大,接触压力和接触长度随之增大,流体压力超过30 MPa,接触长度减小;微元法和实验得到的摩擦力较为接近,可用于O形圈摩擦力预估;相同往复速度下,随着流体压力增大,O形圈摩擦力增大;相同流体压力下,随着往复速度增大,摩擦力也增大。
2023, 51(22):7-11. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.002
摘要:为了提高油膜承载力、改善润滑效果、优化织构化表面的摩擦学性能,研究不同黏度润滑油下网状织构的润滑性能。设计4种不同凹槽宽度的网状织构,通过测量接触角、油膜承载力以及摩擦因数,得到不同转速、不同黏度润滑油下4种网状织构的油膜承载力以及摩擦因数的变化规律。实验结果表明:在4种织构中,凹槽宽度为0.4 mm的网状织构润滑性能最好,在设定的实验条件下,最大油膜承载力为0.52 N,最小摩擦因数为0.019。此外,接触角测量实验表明凹槽宽度为0.4 mm的网状织构表面疏水性能更好,有比较好的成膜能力,使得织构表面动压承载力有比较大提升,摩擦因数也更小。比较不同黏度润滑油和不同转速下网状织构润滑性能,黏度越大的润滑油,油膜承载力越大,润滑效果更佳。同时,油膜承载力随着转速的增大而增大,在润滑油黏度较高时这种影响更为显著。
2023, 51(22):12-17. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.003
摘要:液压过滤材料在过滤过程中会出现过滤比严重下降的问题,导致过滤材料的使用寿命明显缩短。为了缓解过滤材料在过滤后期过滤比下降的现象,在玻纤滤材中添加相同比例、不同直径的PET纤维,通过测试滤材的抗张强度,证明添加0.1D超细PET纤维有利于提高滤材的强度。最后测试纯玻纤滤材和含15%的0.1D超细 PET 纤维滤材的多次通过性能。结果表明:添加比例为15%的0.1D超细PET纤维抗张强度最大;通过多次通过实验发现,在过滤精度相同时,添加0.1D超细PET纤维的滤材过滤比下降速度慢于纯玻纤滤材。
2023, 51(22):18-24. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.004
摘要:为了探索嵌入式共固化阻尼复合材料圆板结构的阻尼特性,基于一阶剪切变形理论,计算阻尼复合材料圆板结构的应变能和动能,在四边固支边界条件下,运用Rayleigh-Ritz法建立阻尼圆板结构的理论模型。制作阻尼圆板结构试件并搭建实验平台,通过理论解、数值模拟解以及模态实验解三者对比,证明了理论模型的有效性,同时进一步分析阻尼层参数对结构固有频率和损耗因子的影响。结果表明:当阻尼层比率达到一定值时,损耗因子存在峰值;在半径一定的情况下,取与半径适当比例的阻尼层厚度可以明显增强结构的刚度和阻尼性能;复合材料层与阻尼层厚度比存在结构设计最优值。
2023, 51(22):25-30. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.005
摘要:为了提升磁液轴承的稳定性以及使用寿命,建立磁液轴承的涡流损耗仿真模型,分析初始条件下磁液轴承的磁场、温度场及热变形的分布,利用Ansoft Maxwell软件仿真求解轴承转子产生的涡流损耗,基于多场耦合作用分析输入电流、转速、进油流量变化对导磁套涡流损耗及传热率的影响,探索转子散热规律的变化,并进行试验验证。试验结果表明:随着电流和转速的增加,进出油口温差逐渐增大,试验值与仿真值趋势一致,误差在可接受范围内,验证了仿真结果的可靠性。
2023, 51(22):31-38. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.006
摘要:针对分布式机电系统远程全寿命周期运行监测庞大的海量数据分布式存储与管理的负载不均衡问题,提出一种基于权值比例分配各主机节点数量的分布式存储策略。分析分布式机电系统远程监测平台的数据流结构及其数据特征,建立基于一致性哈希算法的机电液数据的哈希环信息映射,同时引入虚拟节点解决哈希偏移问题。考虑各主机性能差异,基于权值分配虚拟节点,实现负载的自适应,并建立了虚拟节点的动态分配机制。试验结果表明:该存储策略具有良好的负载均衡性,较平均分配各主机节点数量的一致性哈希动态分配存储策略效果更好,能有效减少动态分配次数,使系统快速进入正常运行状态,实现数据的高效存储。
2023, 51(22):39-44. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.007
摘要:针对液压支架姿态监测中的远程监测图像质量差、监测结果的可靠性不强等问题,提出一种用于液压支架姿态监测的数字孪生模型的构建方法。以液压支架运动学模型、环境数据以及同步控制信号构建物理模型;以液压支架姿态的历史数据以及实时监测数据构建数据驱动模型;以物理模型和数据驱动模型的数据通过长短期记忆网络处理生成用于液压支架姿态监测的数字孪生模型数据;并以数字孪生模型的数据为基础驱动液压支架姿态监测的虚拟模型。实验表明:所提出的基于数字孪生的液压支架姿态监测方法在提高了监测可靠性的同时,实现了支架异常姿态的准确预警。研究结果为数字孪生模型的构建以及推动数字孪生技术在液压支架姿态监测的应用提供参考。
2023, 51(22):45-52. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.008
摘要:为提高结构瞬态可靠性分析的效率和精度,基于降维策略和参数优化思想,以支持向量机为建模基础,提出基于降维策略的参数优化支持向量机算法(DRHOSVM)。以航空发动机涡轮叶盘的疲劳寿命数据集为算法验证对象进行瞬态可靠性分析,通过对比直接模拟、传统支持向量机、Kriging,以验证其在建模特性和仿真性能方面的有效性和适用性。结果表明:DRHOSVM在高维数据规模下具有良好的算法精度和效率,适用于复杂结构的可靠性分析。
2023, 51(22):53-59. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.009
摘要:针对往复走丝电火花线切割高厚度工件时因极间电极丝加长导致的刚性差、切割工件腰鼓度增大的问题,设计一种间距可调式双导向器装置。该装置采用2个圆形孔导向器,且两导向器的间距可调。采用有限元法对极间电极丝进行模态分析和随机振动变形分析,结果表明:与单导向器相比,双导向器将极间电极丝固有频率提高了18 Hz,电极丝随机振动振幅降低到原来的1/7,说明双导向器提高了电极丝刚性,且电极丝振动幅值大大降低。最后进行了400 mm厚度工件采用2种导向器定位的切割试验,结果表明:双导向器切割工件表面条纹显著减少,切割工件腰鼓度误差降低了5.4 μm,说明双导向器的使用显著提高了电极丝空间位置稳定性,从而提高高厚度工件切割表面质量,降低切割工件腰鼓度误差。
2023, 51(22):60-66. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.010
摘要:传动误差作为行星齿轮传动重要的性能参数之一,反映了工作时的精度问题,而长时间工作造成的齿面磨损会影响传动精度。针对该问题,以3z-Ⅱ型行星传动为研究对象,考虑齿轮固有误差以及各零件的安装误差建立整个传动系统的传动误差模型,并利用概率分析及蒙特卡罗方法进行模拟计算,得到接近实际的理论传动误差模型。基于Archard磨损模型,结合赫兹接触模型,建立齿轮的磨损模型。得到各个齿轮的齿面磨损深度,将各个齿轮的磨损深度等效为齿廓误差,建立基于齿面磨损的传动误差模型。对两个模型的仿真结果对比分析,考虑磨损时,整个传动系统的传动误差有所增加,传动误差集中在-0.42′~3.75′,平均值为1.71′;相比无磨损时,正向传动误差增大,负值降低。
2023, 51(22):67-71. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.011
摘要:传统烧结机台车轮自动注油系统注油量控制存在控制精度低和鲁棒性差等问题,已经无法满足精确注油的需求。为改善注油性能,提出一种基于改进灰狼(IGWO)算法的烧结机台车轮注油量智能控制方法。利用MATLAB软件辨识注油量控制系统数学模型;搭建BP神经网络PID注油量控制系统;为了提高灰狼算法的收敛速度,引入非线性收敛因子和动态权重,设计IGWO算法实现对BP神经网络的最优初始值及阈值的寻优,输出最优PID控制参数;最后,在仿真环境下,将用IGWO算法优化前后的控制效果进行对比。结果表明:所设计的PID控制器超调小、控制精度高,能够实现注油量的智能控制,满足精确注油的需求。
2023, 51(22):72-79. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.012
摘要:针对国内金属锯切过程中,变锯深工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题,提出基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法。基于锯切力动力学模型,以提高圆柱零件加工效率和降低最大锯切力为优化目标,以恒定锯切力范围、临界锯切力、机床进给速度、机床功率为约束条件,建立进给速度优化模型,并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对锯切过程中的进给速度进行优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性,达到了恒定锯切力约束目标,提高了加工效率,降低了最大锯切力。最后,通过ANSYS有限元分析软件对锯条的瞬态响应进行动力学分析,验证了变进给速度锯切的加工稳定性。
2023, 51(22):80-86. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.013
摘要:镍基合金在航空涡轮机、压气机的叶片制造中广泛应用,提升其加工效率与质量是行业热点。为实现航发叶片恒力磨抛的表面粗糙度准确预测,提出一种基于改进麻雀搜索算法(CSSA)优化BP神经网络的预测模型,开展机器人砂带磨抛工艺参数预测研究。选取4个主要影响因素为变量进行正交试验和极差分析;利用BP神经网络建立表面粗糙度预测模型,引入Tent混沌映射和种群多样性变异,进行麻雀搜索算法的改进,再通过CSSA对预测模型进行优化。结果表明:优化后的粗糙度预测误差降低了85.9%,相比优化前提升明显,可准确预测所输入工艺参数对应的粗糙度值。
2023, 51(22):87-90. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.014
摘要:以难加工材料42CrMo高强度钢为研究对象,针对42CrMo高强度钢内排屑深孔钻削时存在断屑困难等问题,开展42CrMo高强度钢BTA深孔钻削试验研究。为了获得理想的切屑形态,分析BTA深孔钻削机床主轴转速与进给量对切屑形态的影响规律。试验结果表明:当转速为195 r/min、进给量为0.18 mm/r时,切屑呈现理想的C形屑、短卷屑,刀具磨损相对最小,有利于切屑顺畅排出,加工过程稳定。
2023, 51(22):91-97. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.015
摘要:针对自动模式下凿岩台车大臂摆动和俯仰因耦合运动难以控制的问题,提出一种大臂耦合运动串级PID复合控制算法。根据大臂机械结构简图分析大臂俯仰和摆动两关节产生耦合运动的原因;分析位置式PID、增量式PID分别适用于串级PID的位置环和速度环,设计出耦合运动串级PID复合控制算法,并解释具体推算过程;通过在样机试验平台上进行搭载测试,验证了该控制算法的有效性和控制系统的稳定性。研究结果表明:该控制算法能有效解决大臂耦合运动问题,串级PID内、外环配合使控制系统稳定性好;在阶跃信号下目标角度的超调量小(0.5%),在斜坡信号下油缸运动速度动态跟随效果好,其角度误差波动率最大为15.87%。
2023, 51(22):98-102. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.016
摘要:五轴数控机床刀座架孔的圆度测量具有重要意义,刀座架孔圆度对后续批量化生产起决定性影响。为了更加科学合理地评定五轴数控机床刀座架孔圆度的测量结果,应用三坐标测量机测量五轴数控机床刀座架孔圆度,研究测量结果不确定度的评定方法,提出基于不确定度分量建模和分量综合建模评定方法。对已加工的样品刀座架应用三坐标测量机进行反复测量,获取刀座架圆度测量特征数据,将测量数据结合不确定度评价模型进行计算和评定分析,最后将评定结果与现行规范和标准进行比对和匹配来验证其合理性和正确性。结果表明:该方法评定结果可靠。
2023, 51(22):103-107. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.017
摘要:针对旋转机械监测中无法随时随地查看其运行状态,监测产生的数据量逐渐加大,以及故障特征提取困难的问题,以轴承作为关键部件,提出一种基于云平台的旋转机械轴承监测系统。系统采用温度和加速度传感器、STM32单片机获得轴承监测所需的数据;然后利用窄带物联网完成数据远程传输,并将其存储到云端数据库中;在云平台利用相关时域频域分析对轴承状态进行监测,并利用设计的一种多尺度一维卷积神经网络模型实现轴承的故障诊断;然后由Web浏览器显示轴承的运行状态和故障诊断结果。实验结果表明提出的故障诊断方法诊断准确率高、效果好,系统能够良好地运行。
2023, 51(22):108-114. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.018
摘要:为了解决大型舰船驻泊时系泊缆绳瞬时张力过大而发生断裂的问题,提出一种岸基恒张力系泊装置,采用容积变化式的恒张力液压控制原理,主要内容包括设计要求及工作原理、理论计算及关键元器件选型、机械结构设计、液压系统设计、系统仿真。分析结果表明:此系泊装置在不改变现有系泊设施和缆绳的情况下,可以将系泊缆绳张力控制在一个相对固定的范围内,从而可以确保缆绳不发生断裂,并且可单独安装,需要的能量很少,经济实用。
2023, 51(22):115-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.019
摘要:设计一种测功机控制负载的液压马达性能测试实验台,通过测功机接收工控机的控制信号改变发电机内部电流,达到控制马达负载的目的。选择某系列中最大压力为22.5 MPa的马达作为被测马达,在液压传动与控制技术基础上,完成了实验平台的液压系统回路设计,基于AMESim仿真软件分析设计方案的可行性。搭建液压马达实验平台,并进行可靠性测试实验。实验结果表明:测试结果和规律与厂家提供的参考数据一致,因此该液压系统符合实验设计要求,该实验台可以满足该系列马达在不同工况下的性能测试要求。
2023, 51(22):120-126. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.020
摘要:为解决数字化车间配送过程不透明、监控手段单一、实时性差、智能化管控难等问题,在分析复杂产品装配车间物流监控需求的基础上,提出一种数字孪生驱动的车间物流配送实时监控方法。构建数字孪生体系框架和运行模式,并对支持该系统实现的车间虚拟建模技术、车间物流实时状态信息处理等关键技术进行了研究。设计并开发了服务系统,实验验证结果表明:采用该监控系统显著提高了车间物流的透明度、实时性、交互性,所提方法可行。
2023, 51(22):127-131. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.021
摘要:燃油调节器是维系航空发动机正常运转的重要组成部分。针对发动机对燃油调节器提出的更高响应时间要求,根据燃油调节器的结构和原理明确主调节活门是影响燃油调节器响应时间的关键零部件。由主调节活门的液压回路控制原理设计新型主调节活门。最后,分别对新型主调节活门和传统型主调节活门开展理论计算验证和仿真验证。仿真结果表明:当占空比τ=0%、τ=100%时,所设计的新型主调节活门的响应时间分别为0.613 s和0.843 s,相较于传统主调节活门,其响应效率分别提升了29.5%(占空比τ=0%)和9.06%(占空比τ=100%),满足了发动机对燃油计量系统提出的快速响应要求。
2023, 51(22):132-136. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.022
摘要:为解决现有的大长宽比AGV远距离横向移动存在的累积姿态偏差问题,提供可配合控制方案的机械结构,设计用于大长宽比AGV横向移动的控制方法,给出横向行驶的姿态调整算法。该方法利用车首和车尾安装的视觉相机识别循迹导航条,反馈至控制系统,调整AGV行进姿态。结合车身偏移类型,控制系统形成控制策略,实现大长宽比AGV循迹行走。并用一个应用实例验证了该方法可有效识别出大长宽比AGV的偏移并进行调整矫正。
2023, 51(22):137-143. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.023
摘要:以高精度复杂型线刀具制造工艺与装备为研究对象,以菌形叶片叶根型线加工专用刀具为切入点,通过分析叶根型线的特点及加工工艺的优劣,确认以单边两次成型加工作为刀具加工工艺方案;并在此基础上确定刀具的轮廓度精度、前后刀面表面粗糙度等各项参数及精度要求。通过分析专用刀具的加工要求,确定专用磨床的整体布局及结构方案,并对机床的关键部件磨削装置的结构做了具体设计与阐述。分析磨削点在B轴回转轴线延伸线上的结构优点可知, B轴回转的角度误差未使磨削点位置发生偏差,可有效提升刀具的加工精度。为验证设计的合理性,通过制造与装配机床,利用雷尼绍XK10激光校准仪检测可知,几何精度均达到设计要求。最后,采用设计的刀具加工工艺方案及专用磨床对某菌形型线刀具进行加工,Zoller检测仪检测结果表明:刀具轮廓公差为工作面±0.005 mm,其余面±0.015 mm。
2023, 51(22):144-150. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.024
摘要:梯形丝杠副正常工作时,丝杠与螺母接触表面变形使间隙油膜厚度和压力分布不均匀,进而对梯形丝杠副的工作状态、油膜润滑特性和承载能力产生一系列影响,因此采用流固耦合分析方法对油润滑梯形丝杠副进行仿真研究。分别建立了梯形丝杠副固体模型和丝杠螺母间隙油膜的流体模型,采用流固耦合仿真分析方法,考虑油膜承载时压力升高而导致梯形丝杠副结构变形这一现象,得到相同工况、不同间隙下,丝杠与螺母的应力和变形情况以及油膜厚度对其承载性能和刚度的影响。研究结果显示:高压重载工况下,梯形丝杠与螺母均满足材料的屈服强度要求;综合考虑梯形丝杠副间隙与油膜承载刚度和承载力的关系,其润滑与承载性能在间隙为0.15~0.20 mm时最佳。
2023, 51(22):151-157. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.025
摘要:复式静压箱是保证锂离子电池隔膜材料在干燥房中干燥均匀的关键设备。以热风加热系统中复式静压箱为研究对象,采用 CFD与试验研究相结合的方法研究复式静压箱内部流场,针对该复式静压箱各结构参数对出口速度偏差的影响进行计算和分析,采用正交试验设计的方法对复式静压箱结构参数进行优化。对上下孔排错位距离、引风管长度和静压箱宽度进行了分析及优化。结果表明:优化后的复式静压箱出风速度均匀性及温度均匀性分别较最初值降低了0.085(17%)和0.000 68(26%)。
2023, 51(22):158-164. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.026
摘要:风力发电机叶片长期暴露于恶劣的高空环境,极易产生质量不平衡故障,对风力机的稳定可靠运行影响极大。传统的叶片质量不平衡研究主要集中于对风力发电机组功率和塔筒的分析。基础环式基础广泛应用于风力发电机,在循环荷载作用下易发生损伤破坏。因此,基于叶素动量等理论建立考虑叶片质量不平衡故障的基础环式风机基础服役性能评估模型,模型利用解析方法计算质量失衡叶片对基础造成的附加荷载,结合平衡条件和连续性条件,选用大型有限元软件ABAQUS模拟分析叶片质量不平衡故障对风力机基础应力、疲劳寿命以及侧壁混凝土裂缝发展规律的影响。结果发现:质量失衡叶片在水平方向对风力机基础疲劳寿命的影响最大,叶片质量失衡故障会加快基础混凝土损伤过程,增加基础环的水平度,进而降低风力机基础整体服役的可靠性。此外,建议风力机发生较小叶片质量失衡损伤时通过降低转速维持风力机运行,并定期监测叶片质量失衡比。
2023, 51(22):165-170. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.027
摘要:针对新一代超轻型高机动火箭炮发射过程中的冲击作用对车身垂直振动的影响,基于两轴连通式油气悬架,建立四自由度1/2整车的数学模型,并用AMESim软件搭建纯轮胎支撑、混合支撑和纯支腿支撑3种方式下的发射仿真模型。结果表明:在纯轮胎支撑下火箭炮系统的响应较差,车身的垂向位移和垂向加速度的幅值较大,不利于火箭炮发射,而在混合支撑和纯支腿支撑条件下系统响应较好。
2023, 51(22):171-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.028
摘要:为研究橡胶密封结构老化状态的无损、在线、定量检测方法,基于有限元法建立橡胶O形圈密封结构的有限元模型,使用输入材料参数的方式达到了等效模型不同老化状态的目的,通过模态分析总结固有频率与老化状态间的变化规律,采用脉冲激励试验证明有限元模型的正确性。随后,基于模态分析完成了压缩率为14.3%的随机振动分析,总结了响应功率谱与老化状态间的变化规律。研究结果表明:建立的有限元模型能揭示结构老化状态响应特性的变化情况,为研究其老化状态的无损、在线、定量检测方法提供了先验性知识。
2023, 51(22):176-183. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.029
摘要:行星轮间的功率分流行为使得行星机构具有较高的能量传输密度,但偏载会导致行星机构的功率无法按照理想状态分配,增大齿轮间的啮合力,影响整个系统的使用寿命和可靠性。基于某型号重型直升机行星减速器的结构特征,构建大型行星轮系的有限元仿真模型,对行星传动系统进行准静态力学和运动学分析,获得系统中各类齿轮的危险应力历程,为可靠性分析模型提供载荷输入变量,以弯曲疲劳试验获得的齿轮强度数据作为可靠性分析模型的强度输入变量。使用统计学最小样本量的概念进行齿轮和轮齿寿命转换,建立行星齿轮系统可靠性分析模型,完成行星系统不同状态下疲劳可靠度的数学映射。偏载状态下,行星齿轮系统可靠度为92.32%,证明偏载会影响系统疲劳可靠性,降低齿轮的有效使用寿命。
2023, 51(22):184-189. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.030
摘要:针对柱塞式调节阀进行流量反馈控制时过于依赖流量测量装置、流量调节时间长的问题,进行流量控制仿真研究。基于Fluent流体仿真软件,建立10%~100%开度值下的调节阀三维流道模型,并在0.2~1 MPa进出口压差下仿真得出调节阀内部流场分布,建立阀口流量与阀芯开度、调节阀进出口压差三维数据表。建立调节阀开度控制模型,同时完成模糊PID控制器的设计。通过MATLAB对3种调节阀流量控制系统进行仿真分析。结果表明:基于所设计的开度控制模型进行流量调节时,有效地提升了阀门的快速性,阀门开度响应时间小于1.8 s,同时完全消除了超调量,更易达到稳定状态。
2023, 51(22):190-195. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.031
摘要:大型空腔定子叶片因其特殊结构,在进行固溶热处理工艺时易产生表面应力集中,导致叶片发生翘曲变形。若用试错法不断修正其模型,使叶片铸件的加工余量增大,生产周期变长。通过对叶片固溶热处理过程进行仿真模拟,使该过程“可视化”,得到叶片铸件冷却后各部位的位移场分布,利用位移场的分布可以知道铸件各方向收缩量的大小及铸件的形状畸变情况,采用激光跟踪测量仪对大型定子叶片测量并与仿真得到的数据进行对比,数值模拟变形最大值为5.57 mm,最小值-6.05 mm,实验测量最大值为4.76 mm,最小值-5.13 mm,变形位置分布基本一致。此研究为探索热处理工艺参数对大型定子叶片成型的影响、优化热处理工艺、解决工程实际应用问题提供了支撑。
2023, 51(22):196-201. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.032
摘要:为研究某型平板高速开关阀(HSV)的控制特性,探索其小电流驱动控制机制,描述开关阀的结构组成及工作机制,建立数学模型,并定性说明其静态压力控制特性;基于开源电磁分析软件FEMM建立电磁铁的有限元模型,获得电磁力及磁通密度在工作气隙与线圈电流坐标空间的分布规律;建立开关阀的机-电-液联合仿真模型,研究其静态压力控制特性,重点描述线圈电流、阀板位移、磁路电感、控制腔压力的动态响应过程,阐明该电磁阀实现小电流驱动控制的机制;最后,测试HSV静、动态性能进行对比验证。实测结果表明:仿真模型较好地刻画了平板高速开关阀的静、动态特性,阐明了小电流驱动的机制,可为低功耗产品开发提供重要参考与借鉴。
2023, 51(22):202-208. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.033
摘要:针对轴承故障诊断中故障样本稀缺、深度神经网络模型在小样本条件下存在故障诊断准确度较低的问题,提出将深度神经网络扩展为孪生网络结构的框架,以提高在小样本条件下的故障诊断性能。孪生网络通过权值共享的骨干网络从样本对中提取特征,采用 L1 距离判定样本对的特征相似度,实现轴承故障诊断。不同于传统深度神经网络,孪生网络采取输入样本对的方法,在故障数据不足的情况下,可以提高轴承故障诊断性能。分别将不同层数的卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)扩展为孪生网络结构,在实测轴承数据集上进行小样本故障诊断实验。实验结果表明,通过扩展为孪生网络结构可以提高故障诊断结果的准确率,孪生CNN网络比对应的CNN网络准确率平均提高1.08%,孪生LSTM网络比对应的LSTM网络准确率平均提高4.78%。
2023, 51(22):209-214. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.034
摘要:针对实际应用中矿井通风机轴承负样本少导致故障诊断率低的问题,提出一种基于深度迁移学习的矿井通风机轴承故障诊断方法。组合卷积神经网络(CNN)与双向门控循环单元(BiGRU),并采用随机森林(RF)分类器替换CNN的Softmax层,构建CNN-BiGRU-RF诊断模型,提取轴承更深层次故障特征以便于故障识别;利用源域数据对模型训练,确定模型结构参数;最后,引入迁移学习将模型迁移至目标域,使用目标域有标签数据微调模型参数,构建目标域诊断模型进行故障分类。实验结果表明:在矿井通风机轴承负样本稀少情况下,所提方法的故障识别平均准确率在94%以上,与其他方法相比,具有更好的诊断精度和泛化能力。
2023, 51(22):215-222. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.035
摘要:针对不同程度的小分类轴承故障,现有故障诊断方法准确率不高的问题,提出基于GWO-CMFH和改进ResNet的滚动轴承故障诊断方法。对于同一类型不同程度故障,提出基于GWO自适应优化结构元素参数的CMFH滤波方法,增强振动信号的脉冲故障特征并抑制背景噪声;采用连续小波变换将滤波后的信号转换成二维时频图谱;最后,提出基于混合注意力机制改进的残差网络模型,提高轴承故障诊断精度。在西储大学、东南大学及所选轴承数据集上进行验证实验,不同故障程度的小分类诊断准确率分别达到99.73%、98.12%和99.07%,表明所提方法具有很好的抗噪性、鲁棒性,可提高滚动轴承不同故障程度的诊断效果。
2023, 51(22):223-228. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.22.036
摘要:数字孪生体的建模和与物理实体间的交互都以数据映射的方式实现,为日益复杂的制造系统健康状态分析提供了新思路。针对产品质量、机床性能和任务执行状态,构建数据交互融合的数字孪生车间健康状态评估和预测框架;建立综合考虑设备性能退化和产品质量对故障率影响的机床故障期望函数,并提出了任务可靠性与产品质量相关联的Copula制造系统健康表达。以某柴油机缸盖制造系统为例,结果表明所提方法能动态高效地判断制造系统健康状态,有效识别不同因素对制造系统健康状态的影响。
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