基于Transformer-LSTM网络的轴承寿命预测

轴承是旋转机械设备中的重要部件,由于工况、材质、加工方式等原因,轴承寿命时长相差许多。传统的并行或串行神经网络预测方式,对数据集有一定要求。因此,需要一种能够适用于不同数据长短的轴承剩余使用寿命预测网络。为此提出了一种能够预测不同寿命时长的Transformer-LSTM串并行神经网络预测模型。通过将Transformer解码层进行重构,并与长短期记忆时序神经网络(long short-term memory, LSTM)网络结构融合,实现轴承寿命数据的串并行预测处理。试验结果表明Transformer-LSTM神经网络能够精准预测长、中、短不同寿命时长的轴承失效时间,具有较强的模型泛化能力,提升轴承寿命预测精度与模型的泛化能力。     

基于8.8级螺栓疲劳性能的预紧力优化

测量了8.8级螺栓的拉伸性能,根据螺栓材料的强度极限和屈强比研究了预紧力分别为强度的10%、30%和50%的极限条件下材料的疲劳性能。结果表明,当8.8级螺栓的预紧应力从10%强度极限提高到50%强度极限时,其疲劳极限由370 MPa降低到263 MPa。根据有效应力(σˉσˉ)参数法处理预紧应力对8.8级螺栓疲劳曲线的影响,得到了疲劳极限处的有效应力(σˉ10^7=562.75MPaσˉ10^7=562.75MPa)。当有效应力σˉ<σˉ10^7σˉ<σˉ107时预紧的8.8级螺栓不会发生疲劳失效,由此得到了8.8级M6和M27两种螺栓在不同应力比下所对应的最大预紧力和预紧扭矩曲线。     

精密机床主轴轴承的预紧力控制

 以FL-1000型精密磨床主轴系统为对象,设计了一种精密机床主轴轴承预紧力实时控制系统.根据实际工况,确定该机床的最佳预紧力,对其控制原理和控制算法的设计进行了分析,并以FL-1000型精密磨床主轴系统为例验证了预紧力实时控制的可行性.     

考虑预紧力与阀杆力的电动截止阀体应力分析

建立了有预紧力的截止阀有限元计算模型，阐述了预紧力单元的原理及分析方法，利用ANSYS程序对截止阀在考虑和不考虑螺栓预紧力及阀杆闭合力作用下的应力进行了计算。结果表明，法兰螺栓预紧力及阀杆闭合力对阀体应力的影响不可忽略。     

微动损伤对复合材料螺栓连接预紧力松弛的影响

开展了横向循环载荷下复合材料螺栓连接件预紧力松弛试验,探究了材料疲劳损伤与接触面微动磨损联合作用下螺栓连接预紧力松弛过程。基于有限元软件ABAQUS,采用Archard磨损模型和ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）自适应网格技术,编制了适用于连接结构微动磨损的UMESHMOTION子程序,建立了分析连接支承面微动磨损的计算模型;利用子程序UMAT编制了Shokrieh和Lessard提出的疲劳累积损伤定量分析程序。在此基础上分析了复合材料疲劳损伤、螺孔伸长及接触磨损的耦合作用下预紧力随循环周次变化的机制,与实验结果进行对比,验证了所提出的预测方法的合理性、有效性。      

八角垫高压密封结构预紧力分析和试验研究

石油、化工、核电行业法兰螺柱预紧过程中, 螺柱预紧应力计算与保证垫片应力均匀分布的预紧方法是工程实际中值得研究的问题. 该文通过对螺柱垫片系统进行物理结构分析, 受力过程分析, 提出了一种基于垫片线性变形的螺柱应力分布数学模型及预紧方法. 研究表明模型计算结果与试验结果相符合, 满足实际规律. 因此, 该数学模型能用于分析预紧过程中螺柱应力变化情况;计算出螺柱具有相同密封应力的初始载荷及只需一次加载就可以达到理论密封应力的预紧优化方法. 这使得在预紧过程中不必采用边预紧边测试应变的方法来进行指导, 更有效保证密封性能.     

惯性载荷对高速角接触球轴承最优预紧力的影响分析

高速角接触球轴承拟静力学模型是轴承内部载荷分布的有效分析手段,是动力学分析的基础.对受轴向载荷的高速角接触球轴承的具体算例进行了求解计算,得出了不同转速下钢球与沟道接触力随预紧力的变化规律.计算结果表明:在低转速范围内,钢球与外沟道接触力随着轴向预紧力的增大而线性增大;随着转速的升高,该接触力会呈现非线性变化,表现出先减小后增大的变化趋势.对这一变化规律进行了详细的分析,并从接触疲劳寿命和陀螺转动摩擦生热的角度,提出了确定高速角接触球轴承最佳预紧力的双重约束条件,为高速角接触球轴承的设计与使用提供参考依据.     

预紧力对变压器绕组固有频率的影响

绕组松动是造成变压器故障的主要原因之一。通过对大型变压器绕组进行振动实验和根据建立的变压器绕组轴向振动数学模型的理论推导，阐明了变压器绕组预紧力的变化与其固有频率变化之间的关系，这为大型变压器的故障诊断提供了理论与实践依据。     

一种基于TC-CAE的轴承寿命预测方法EI北大核心CSCD

在预测轴承的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)时,能否有效提取退化特征是实现准确预测的关键之一。轴承的个体异质性和工况差异性导致退化特征曲线不同,同一特征的变化趋势在不同轴承上是具有差异的,从而导致训练轴承建立的RUL预测模型与测试轴承不匹配。在提取特征时应当考虑轴承的个体差异性,减少轴承特征的个体差异性有利于提升预测精度。为了促进同一特征在不同轴承上的趋势一致性,减少退化特征的轴承个体差异性,提出了一种基于趋势一致性约束卷积编码(trend consistency convolutional auto-encoder,TC-CAE)的轴承寿命预测方法。通过构造趋势一致性约束,并和卷积自编码相结合,形成了TC-CAE特征提取模型。预测流程为先用TC-CAE模型在频域信号内提取特征,再用长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)预测。在一个轴承公开数据集上进行试验,试验结果表明,相比于普通卷积自编码方法的预测结果,该方法的综合平均误差降低了21.1%,相比于特征评价方法和卷积神经网络方法分别降低了35.6%和25.9%。     

基于V形槽磨损状态预测的精研参数多目标优化

目的 预测精研过程中V形槽的磨损,并联合多目标求解出不同状态下的最佳工艺参数,提高精研质量。方法 以直径3.175 mm的440C轴承钢球为研究对象,基于磨损指标转换结果采集工况数据,建立BPNN磨损状态预测模型,通过BBD试验拟合精研质量指标与影响因素间的量化关系,构建钢球精研参数多目标模型,并基于MOPSO优化求解得到最佳工艺参数组合,并进行试验验证。结果 成功构建磨损状态预测模型,相关性系数达0.999 8,得到了多目标模型的Pareto最优边界,解集均匀分散在整个磨损周期,并且当压力为2 485 N、转速为13.7 r/min、磨损值为1.37 mm时的最优尺寸、球形误差和表面粗糙度分别为3.175 9 mm、0.108 μm和0.014 1 μm。验证试验的成品尺寸和球形误差标准达到G5级,球表面粗糙度及表面缺陷标准达到G10级,对质量指标的预测精度均大于94%。结论 所构建的模型能够实现磨损状态的准确预测和因素与指标间的量化表达,通过参数多目标模型求解出不同磨损状态的最佳工艺参数,能够有效提高全磨损周期的精研加工质量。     

Influence of Lubrication Performance on the Service Life of Rolling Mill Bearings

In order to confirm the early failure cause of a four-row cylindrical roller bearing at the backup roll position of a six-high cold sheet mill, its lubrication behavior under harsh operating conditions is investigated. Through establishing and solving the Elastohydrodynamic Lubrication （EHL） model of the roller-inner raceway contact region, the minimum oil film thickness and the real lubrication performance are achieved. The results show the bearing failures come from the poor oil film thickness in the case of high temperature and low rotational speed, which leads to contact wear. So various approaches to improve bearing life via improving lubrication are compared. It has been proved decreasing surface roughness of both contact bodies is an effective way.     

预紧力对复合材料单搭接接头疲劳性能的影响

根据ASTM 5961试验标准设计了复合材料单搭沉头螺栓接头试件,通过试验和仿真分析了螺栓预紧力水平对其静拉伸性能影响规律。试件为准各向同性铺层的碳纤维环氧树脂层合板,试验过程中利用非接触全场应变测量系统2D数字图像相关技术(DIC)对沉头板表面应变场数据进行了采集。基于ABAQUS/Standard隐式分析模块建立了复合材料单搭沉头螺栓接头的静拉伸三维有限元模型,分析了螺栓预紧力和摩擦系数对沉头孔周挤压应力的影响规律。结果表明：当接头承受拉伸载荷时,沉头孔周区域受螺栓挤压损伤最为严重;增加螺栓预紧力可提高螺栓孔2%变形的承载强度,但对接头极限承载强度的提升效果较小。有限元应力分析表明,增加螺栓预紧力或增大层合板之间的摩擦系数均有利于减轻孔周应力集中程度,提高复合材料单搭沉头螺栓接头的承载性能。     

Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti轴承合金微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜与WDW-100KN万能拉伸试验机研究Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti轴承合金的微观组织与力学性能,结合盘-销式摩擦磨损试验机考察合金不同组织状态的润滑性能。结果表明:Al-7Sn-1.1Ni-Cu-0.2Ti合金凝固收缩率为1.13%,铸态抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为191,147MPa,15.6%与34.6HBS,随着低温时效与退火热处理过程的进行,抗拉强度略有上升,屈服强度保持不变,伸长率与布氏硬度均呈现出先上升后下降的变化趋势;沿晶界分布的共晶Sn相形貌受界面张力作用逐步由板片状与骨骼状转变为层片状与短棒状,部分吸热脱溶析出在晶界处形成空腔结构,初生α-Al基体平均晶粒尺寸为182μm。与铸态和340℃退火6h相比,经175℃时效10h后,摩擦因数降低了28.6%与78.6%,体积磨损量减少了157.1%与471.4%,断口形貌以沿晶断裂与韧窝断裂为主。     

食品工业清洗剂在含水工况下对点接触润滑和摩擦的影响

本文采用工业常用的两性表面活性剂作为润滑油中的添加剂,研究其对点接触润滑和摩擦性能的影响。试验研究结果表明:钢球-玻璃盘润滑实验表明较低浓度的活性剂水溶液对润滑油膜厚度的影响较小,其油膜厚度与纯油润滑基本一致。钢球-蓝宝石相对滑动过程中发现较高的活性剂水溶液浓度下,能够观察到蓝宝石盘会将清洗液带入接触区。钢球-钢盘摩擦磨损工况下活性剂对接触表面有一定的防护作用。     

热挤压AlSiPb合金磨损表面膜的作用及组成

为探讨Al-Pb轴承合金的磨损机理,研究了热挤压Al-Si-Pb轴承合金的磨损表面膜作用及组成.研究表明:磨损载荷在240～280 N时,摩擦因数与载荷关系曲线中出现一低谷,磨损率与载荷关系曲线中出现一高原现象,观察发现,在此载荷范围内磨损试样表面形成了一层黑色膜,黑色膜降低了Al-Si-Pb合金的摩擦因数和磨损率;能谱分析表明黑色润滑膜中含有Al、Al2O3、Fe2O3、PbSiO3和Si等物质.