基于声发射技术的拉深过程中润滑状态分析

采用发射技术监测了拉深过程中的润滑状态.在干摩擦和润滑脂润滑下,进行了拉深成形实验,并分析了不同润滑状态下拉深过程中声发射信号的能量、振铃计数、信号幅度等参数的变化规律.结果表明,拉深中产生声发射信号对润滑状态非常灵敏,随着润滑状态改善,拉深过程中产生的声发射信号能量、振铃计数、信号幅度参数等均呈下降趋势;通过对声发射信号分析可以判断拉深件的摩擦状况,即将声发射技术引入金属板材拉深中的摩擦状态的监测是可行的.     

碳钢研磨过程的声发射特性研究

基于Rtec-MFT3000型多功能摩擦磨损试验机,设计碳钢研磨过程的声发射信号在线检测装置。设置不同的研磨工况,探究碳钢研磨过程中声发射信号特征参数的变化规律,采用线性回归分析建立碳钢去除量和声发射信号振幅均值的数学模型。结果表明:在其他工况不变的情况下,随着研磨压力和旋转速度的增加,声发射信号振铃计数均值和能量均值随之增加,其中旋转速度对声发射信号参数影响更加显著;根据声发射信号振幅值可以实现碳钢去除量的在线检测,在一定的研磨工况范围下,建立的模型可对材料的去除量进行预测。     

高黏度齿轮油润滑状态转变的试验观察

利用双色光干涉润滑油膜测量技术,观察球-盘接触副内大黏度齿轮油润滑状态的转变过程,并对不同速度和载荷条件下润滑状态在不同区间内的转化进行定量分析。结果表明:在充分供油条件下,随卷吸速度增加,润滑油膜从弹流润滑状态向动压润滑状态转化,且2种润滑状态之间存在着明显过渡区间;而随着载荷的增加,润滑油膜从动压润滑向弹流润滑状态转化;在定量供油条件下,润滑油膜在弹流润滑区间内从富油润滑状态向乏油润滑状态转化。     

运用声发射技术监测金属塑性成型过程中润滑状态的研究

为监测金属塑性成型过程中的润滑状态,采用运用声发射技术,通过对无润滑和有润滑时金属塑性变形过程和摩擦过程的监测及对比,分别研究了金属摩擦声发射信号和塑性变形声发射信号.结果表明,不同材料摩擦产生的声发射信号数值上大小不同,同种材料摩擦声发射信号数值上小于塑性变形声发射信号;采用声发射技术,基于实时波形和声发射信号参数的平均值都能监测金属塑性成型时的润滑状态.     

基于声发射分析的磨料流光整加工在线检测试验研究

针对磨料流光整加工中孔类零件表面粗糙度在线检测困难的问题,将声发射检测技术应用到了磨料流加工中。通过研究磨料流加工过程中的声发射源与声发射特性,利用参数分析法得到了波形特征参数随加工时间的变化曲线,建立了声发射信号的能量及振铃计数与零件表面粗糙度之间的关系;根据幂率流体本构方程计算了壁滑速度,分析了壁滑速度对声发射信号能量的影响。研究结果表明:声发射信号能量和振铃计数随着表面粗糙度的增大而增大,且两者随表面粗糙度的变化规律基本相同;表面粗糙度是声发射信号发生变化的主要原因,随着表面粗糙度的减小,即使增大壁滑速度,声发射信号强度也会降低;声发射可用于磨料流加工孔类零件表面粗糙度的在线检测。     

基于模糊熵的转子碰摩声发射信号的识别

利用模糊熵理论来度量转子碰摩声发射信号的特征参数相对于不同碰摩状态识别模式的不确定度。根据碰摩声发射信号的特点,选用平均信号电平、幅度、幅度动态范围以及小波包分解信号前四个节点重构信号的能量值作为声发射信号识别的特征参数,由训练样本确定各特征参数针对不同碰摩类别的基于高斯形式的隶属度函数,并由隶属函数得到特征参数与类别之间的模糊关系矩阵。由于各特征参数对于声发射信号识别的有效性不同,因此在计算模糊关系矩阵时引入有效度系数,提出一种利用模糊熵定义有效度系数的方法。结合该系数得到修正的模糊关系矩阵并计算综合评价模糊集合,选择隶属度最大的类别作为识别结果。在转子试验台上采集的不同碰摩状态的声发射信号进行验证,试验结果表明,模糊综合评价方法是一种有效的声发射识别手段,并可以利用参数有效性的差异来提高识别效率。     

变位系数对直齿轮弹流润滑的影响

运用齿轮弹流润滑稳态等温线接触数学模型,对渐开线变位直齿轮进行弹流润滑数值分析;计算并分析正传动和负传动2种工况下变位齿轮的弹流润滑状态,并与标准齿轮传动计算结果进行比较;讨论正传动工况下,变位系数对齿轮弹流润滑的影响。结果表明,稳态等温条件下,齿轮的变位对油膜压力影响不大,而正传动工况下,随变位系数的增大膜厚增大,在负传动工况下,随变位系数的增大膜厚变薄。     

动车组轴箱轴承状态的声发射检测机理研究

声发射技术因具有高频、高灵敏度的感知能力,可应用于动车组轴箱轴承的状态监测和故障诊断,但目前尚缺乏轴承状态与声发射信号之间的机理性研究.以动车组轴箱轴承为研究对象,应用赫兹接触理论,基于微凸体随机分布假设,建立了轴承粗糙表面的接触模型;采用弹性力学理论,进行了轴承受载条件下的微凸体弹性变形分析;结合弹流理论,进而建立了润滑条件下滚动体与内、外圈之间的粗糙接触表面变形能量方程;分析轴承接触状态声发射信号的弹性波表征特点,获取轴承变形能与声发射感知的RMS之间的变化关系,从而完成了轴承的声发射检测机理研究.以典型双列圆锥滚子轴承的外圈故障为研究实例,通过理论分析和试验结果之间的比对,验证了机理分析的正确性,为声发射感知在轴承状态检测的应用提供了理论支持.     

靶板厚度对破片声发射信号特征的影响研究

为研究铝合金靶板厚度对靶板声发射信号特征参数的影响,对直径8 mm球形破片侵彻不同厚度铝合金靶板进行数值模拟研究,获得靶板侵彻过程中的声发射信号。仿真分析不同速度下靶板厚度对破片侵彻过程中声发射信号特征参数的变化,研究发现：靶板厚度在3 mm～10 mm范围的声发射信号特征值幅度随破片速度的增大而增大;根据靶板厚度与靶板声发射信号特征参数的关系,选择合适厚度靶板对破片声发射信号进行分析。     

N次谐波凸轮-挺柱副的润滑特性分析

将线接触弹流润滑理论应用于发动机配气机构，计算了某N次谐波凸轮-挺柱副润滑的稳态最小膜厚、膜厚比等参数，分析了凸轮．挺柱副稳态润滑在设计转速下随凸轮转角的变化特征，比较和讨论了发动机转速变化对润滑性能的影响。结果表明，凸轮桃尖区多为部分弹流润滑状态和边界润滑，工作段其它部分多为部分弹流、完全弹流和动力润滑状态。曲轴转速提高一般情况下对增加稳态最小膜厚有利，但由此导致的载荷波动量增加对最小膜厚的稳定性不利，从而使表面摩擦和磨损的可能性增加。     

Correlation Between Acoustic Emission Activity and Asperity Contact During Meshing of Spur Gears Under Partial Elastohydrodynamic Lubrication

This paper presents results of an experimental programme that suggested a correlation between levels of Acoustic Emission (AE) activity and the frictional resistance of contacting asperities of spur gears under partial elastohydrodynamic lubrication.     

基于希尔伯特－黄变换的往复运动摩擦力信号分析

往复运动中的摩擦力信号往往是非平稳信号,采用经验模式分解法可以自适应地分解这些非线性、非平稳信号,合理地提取其信号特征。应用希尔伯特－黄变换方法,分析不同往复速度和载荷条件下往复运动产生的摩擦力信号,并提取时频段能量比及其标准差,研究其润滑状态特征。结果表明：通过希尔伯特－黄变换并结合能量比分析,可以很好地反映出往复运动过程中润滑状态的变化;在一定载荷下,随着往复速度的增加,摩擦力频率成分趋于平稳,能量比标准差则逐渐减小;在一定往复速度下,随着载荷的增加,润滑状态变差,消耗的能量随之增大,能量比标准差逐渐减小;和往复速度相比,载荷对摩擦力频率分布影响相对较小。     

界面滑移条件下点接触Stribeck曲线的实验研究

采用高黏度聚异丁烯润滑油,在光学弹流实验机上考察球-盘接触纯滑条件下的摩擦因数随卷吸速度和载荷的变化。结果表明,随着卷吸速度的增加,球-盘接触副进入弹流润滑并向流体动压润滑转变的过程中,摩擦因数并不像传统的Stribeck曲线一样,随着卷吸速度的增加而单调增加,而是呈现先上升、后下降、再上升的趋势,其中摩擦因数下降时的起始速度大致为凹陷出现的速度,摩擦因数再上升时的速度大致是润滑进入动压润滑的速度。初步论证界面滑移为产生上述波动的主要原因。     

不同润滑状态下游离水对点接触油润滑润滑性能的影响*

为研究水污染对润滑油性能的影响,通过点接触光干涉试验得到充分供油、轻微乏油及严重乏油3种润滑状态下的油膜光干涉图和膜厚形状曲线,研究游离水对接触区油润滑润滑性能的影响。结果表明:在充分供油条件下,游离水对点接触润滑油膜厚度的影响不大,主要影响中心膜厚;在乏油润滑状态下,游离水对点接触润滑油膜厚度有增益效果;但3种润滑状态下,游离水都会使气穴区边界变得模糊不清,提高了油润滑的弹流润滑性能。     

风力机叶片多裂纹扩展声发射信号的特征识别

针对风力机叶片蒙皮多裂纹难以状态识别的问题,根据裂纹扩展释放能量的过程,推导主裂纹扩展AE信号的表达式,从而明晰了主裂纹扩展的AE信号特性及其与应力变化之间的关联。由于多裂纹扩展AE信号为卷积混合模型,提出一种对具有非平稳、非线性特性的卷积混合AE信号特征提取的方法,以输出信号的广义能量作为目标函数得到盲解卷的滤波器迭代式,采用Godard算法通过输出信号与估计值的误差调整滤波器系数,并根据相似系数选择适当的非线性函数以减少采集设备对AE信号的影响。最后在裂纹扩展试验中,预制不同尺寸的多缺陷,对叶片试件同时施加激振载荷和循环载荷,每间隔一定的循环次数采集不同状态的AE信号,同时采用具有非全局性的瞬时频率和特征尺度来识别多裂纹在不同扩展状态下的特征,从而明晰了信号特征与多裂纹生存状态的关联,形成了识别多裂纹复合材料损伤的评价机制。     

弹流润滑条件下织构表面亚表层特性研究

为研究在弹流润滑状态下表面形貌对亚表层特性的影响，利用激光加工方法获得2种微凹坑型织构表面形貌，通过将实测的表面形貌坐标输入弹流润滑数值计算程序得到油膜压力和膜厚分布；以对应工况的油膜压力作为表面法向压应力，利用Rabinowicz经验公式算出剪切应力；将表面法向压应力和切向剪应力叠加后对弹流润滑界面亚表层特性进行仿真研究。结果表明：表面织构使亚表层应力分布发生显著改变；微凹坑直径、卷吸速度对亚表层应力的大小与分布有不同的影响；亚表层变形在摩擦过程中呈现随深度增加先缓慢减小后快速下降的规律，研究结果将为通过表面形貌设计改善轴承等零件受力状况提供理论支持。     

Effect of high-pressure rheology of lubricating oils on boundary lubrication

High-pressure rheology of lubricating oil was determined using different experiments, and the phase diagram was drawn. The four-ball wear tests were used to evaluate anti-wear characteristics of oils in boundary lubrication condition. The bridged ring compound oils showed the minimum wear scar in the four-ball wear tests. The diameter of wear scar decreases with increasing the elastohydrodynamic film-forming capability. Next, we considered the molecular packing parameter T_VE−T at the four-ball wear test. The T_VE−T values of bridged ring compound oils were in the range 250-360 and oils were elastic-plastic solid. It is concluded that the solidified oil film under boundary lubrication conditions has the anti-wear action.     

The Effect of the Electric Double Layer on Very Thin Thermal Elastohydrodynamic Lubricating Film

The effect of the electric double layer (EDL) of friction surface on lubrication is significant under the condition of very thin lubricating film. This article presents a theoretical evaluation concerning the effect of the EDL on the film thickness and the pressure distribution of the elastohydrodynamic lubricating water film. These numerical analyses are based on the modified Reynolds equation that considers the EDL. Owing to the temperature risen readily in elastohydrodynamic lubrication (EHL) contact area, the influence of the temperature rise on the EDL effect was also investigated. The analysis results show that the EDL leads to a noticeable increase in the film thickness but has few influences on the pressure. Further, the analytical comparisons between isothermal and thermal conditions reveal that the temperature rise in the contact area weakens the effect of the EDL on the EHL film. Overall, consideration of the EDL effect gives a thicker EHL film, but once the temperature rise in the EHL regime is taken into account, the film thickness is correspondingly decreased.     

Elastohydrodynamic Films Under Periodic Load Variation: An Experimental and Theoretical Approach

The elastohydrodynamic lubrication regime occurs in systems where large elastic deformations, the hydrodynamic action of a converging wedge and eventually large variation of viscosity of the fluid combine to determine the formation of a continuous fluid film that separates the solid surfaces. Experimental and theoretical works, over the past few decades, have elucidated the role of various working and material parameters on the lubricant film thickness which plays a crucial role in protecting the solid surfaces from direct contact and ultimately from failure. These mechanisms are well understood for steady-state conditions; however, elastohydrodynamic contacts most often experience transient conditions, including variation of geometry, velocity of surfaces or load. In this case, the mechanisms of film formation are more complex involving film squeeze in addition to the mechanisms mentioned above. Experimental and theoretical modelling of transient phenomena in elastohydrodynamic lubrication include sudden variation of entrainment speed or load and changing geometry. No systematic experimental study on the effect of harmonic load vibration upon the elastohydrodynamic films has been published before. In order to cover this gap, this paper presents the results of an experimental study and of a simple theoretical approach on the behaviour of the elastohydrodynamic film thickness under harmonic variation of load.     

基于TL-LSTM的轴承故障声发射信号识别研究

针对多工况下滚动轴承故障声发射信号智能识别问题,提出了一种长短时记忆网络(LSTM)与迁移学习(TL)相结合的故障识别新方法。该方法仅以单一工况下原始声发射信号参数作为训练样本,构建LSTM模型充分挖掘出声发射信号与故障之间的深层次映射关系,以识别与训练工况具有相近分布特征的其他工况下故障;引入并结合TL来应对相异分布特征的其它工况下故障识别问题,从而可完成多种类型工况下故障特征的自适应提取与智能识别。实验结果表明,对于转速、采集位置或滚动轴承型号工况改变时内圈、外圈及保持架故障的识别均具有较高的准确率,可端对端的实现多种类型工况下故障的实时在线智能监测任务,摆脱了对先验故障数据的过分依赖,验证了该方法的可行性与优越性。