基于CEEMDAN和1.5维谱的滚动轴承早期故障诊断方法

针对滚动轴承早期故障难以识别的问题,提出一种自适应白噪声的完备总体经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)和1.5维谱相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先运用CEEMDAN对振动信号进行分解,得到一系列IMF分量,然后根据峭度准则以及相关系数准则提取一个包含主要故障信息的IMF分量,最后对提取的IMF分量进行1.5维谱分析,通过分析谱图中突出成分以确定轴承故障类型。利用仿真信号和工程实验数据对该方法进行分析验证,所得出结果的谱图均比用单一方法得出的谱图清晰,充分证明该方法在滚动轴承早期故障诊断中的优势。     

冲击载荷作用下齿根过渡圆角半径对轮齿疲劳寿命的影响

在某减速机同步器失效后发生打齿的情况下。以斜齿轮为研究对象,对其进行静力学强度分析,找出轮齿应力集中区域及最危险部位。发现通过增大齿根过渡圆角半径可降低轮齿所受应力。随后结合齿轮实际工况,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了真实情况下轮齿间的冲击碰撞,得到了冲击载荷谱。将静力学分析结果与仿真得到载荷谱同时导入疲劳分析软件ANSYS/FE-SAFE中对斜齿轮进行了轮齿疲劳寿命分析,可知齿根过渡圆角半径的增大可使轮齿寿命显著提高,为斜齿轮结构优化设计和齿轮工况研究提供了理论依据。对于冲击载荷作用下的轮齿疲劳寿命预测也提供了一种新方法。     

起重机轨道接头处断裂分析及其强化方法探讨

现场轨道断裂部位主要集中于轨道接头伸缩缝处。轨道承接部分的主要作用是保证轨道与轨道之间的平稳运行，减小车轮在伸缩缝处受到的冲击。吊车运行时，轨道伸缩缝一方面受到冲击，另一方面轨道接头伸缩缝安装错位,截面突变处受到的力矩最大，容易导致断裂。另外，伸缩缝位置处轨道挡板连接不佳也弱化了此处的强度。为了解决上述问题，利用有限元仿真软件ANSYS建立模型，分析伸缩缝附近轨道接头截面变化处的应力，发现采用传统挡板连接时，轨道端头应力过大，是造成其断裂的主要原因。根据所得结果在对应位置处替换优化后的双翼挡板，通过计算，此挡板能有效解决轨道端头处应力集中现象，增大轨道接头处的强度。     

基于ANSYS/LS-DYNA的转炉倾动装置齿轮动态啮合分析

实际设备检查时利用EZ-ANALYST软件采集了某转炉倾动装置4台一次减速机的振动信号,发现其中一台减速机出现了明显的滞后动作现象并由此产生了轮齿之间的碰撞;为研究碰撞情况下的冲击载荷对轮齿强度的影响,结合接触动力学相关理论,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了减速器启动和制动阶段的两种工况,通过有限元分析轮齿所受最大应力位于齿根部位与实际应力集中部位相吻合。通过对比启、制动阶段分析结果可见启动阶段齿侧间隙较大,产生的冲击载荷较大。因此在实际生产过程中应避免一次减速机的异步驱动。     

间隙冲击导致联轴器叉头断裂的数值模拟及实验验证

由于设计、安装以及磨损等因素导致中厚板轧机主传动系统存在不同间隙,在咬钢冲击或打滑条件下,各轴段在间隙内发生重复碰撞,造成振幅增加。针对某钢厂现役中厚板轧机联轴器叉头断裂事故,将轧机的主传动系统简化成4自由度非线性扭振模型,在MATLAB中建立轧机主传动系统的仿真模型,采用数值计算方法得到轧机在间隙冲击下各轴段的扭矩曲线以及对扭矩放大系数的影响,并通过采集连接轴的应变数据,得到应变曲线。研究结果给出了轧制过程中联轴器叉头断裂事故的原因之一,由间隙产生的冲击改变了系统的加载方式,轧辊咬入钢坯的速度越高,扭振响应越严重。     

异常工况下的转炉倾动装置齿轮强度有限元分析

全悬挂式转炉倾动装置是目前最常用的转炉驱动装置。某钢厂倾动装置工作时,时有发生异常啮合。为掌握异常啮合对传动强度的影响,在理论分析的基础上先利用ANSYS对两齿轮进行了正常啮合下的静力学分析,得到了静止接触状态下的应力分布状况和最大等效应力;再结合ANSYS/LS-DYNA软件进行了碰撞分析,利用LS-POST软件后处理,得出了冲击载荷作用下最大等效应力值。通过对静态和异常啮合动态分析的结果进行对比可见,异常啮合造成应力增大,因此在现场工作中要避免倾动装置的异常啮合。     

基于改进VMD的滚动轴承故障诊断

为了降低环境噪声对滚动轴承故障特征信息提取结果的影响,并且提高诊断的准备率,提出了基于改进VMD的滚动轴承故障特征提取方法。首先应用VMD算法对采集的轴承原始信号进行分解,根据能量差曲线确定最佳的分解层数k;然后依据峭度准则,选取峭度值最大的分量作为敏感分量进行后续的分析,最后采用Hilbert算法对选取分量进行解调分析;从最后得到的谱图中便可准确地提取到故障特征频率。通过对仿真和实验室信号的分析,证明了改进VMD算法的有效性与可行性。     

基于SolidWorks与Workbench的转炉齿轮轴制动阶段瞬态动力学分析

氧气顶吹转炉在炼钢生产过程中因制动器不同步使得一次减速机末端齿轮轴承受巨大冲击动载荷,并且此时轮齿受载情况十分复杂。首先利用SolidWorks软件计算了不同角度下的转炉倾动力矩,并选取最大值将其作为制动前后瞬态动力学分析的载荷初始条件,随后结合有限元软件Workbench对减速机制动瞬间齿轮轴所承受的不同载荷情况加以研究,结果表明齿轮轴强度满足要求,为齿轮轴在交变载荷作用下的疲劳寿命预测分析做铺垫。瞬态交变载荷的冲击使得齿轮轴所受应力明显增大,应尽量减小一次减速机制动器之间的制动时间差。