基于LSTM-CAPF框架的岸桥起升减速箱轴承寿命预测方法

岸桥起升减速箱轴承的健康状况对港口生产安全具有重要意义.针对岸桥变工况的工作条件,提出一种起升减速箱轴承的剩余使用寿命(RUL)预测框架.首先,对工作载荷进行离散化,并确定工况边界.然后,利用长短时记忆(LSTM)网络模型预测载荷和相应的运行工况.其次,以维纳过程为基础,建立了考虑不同工况下退化率和跳变系数的状态退化函数.最后,利用工况激活粒子滤波(CAPF)方法预测轴承退化状态和RUL.采用NetCMAS系统采集的上海某港口起升减速箱轴承全寿命数据验证了所提出的预测框架.与其他3种预测模式比较表明,所提出的框架能够在变工况条件下获得更准确的退化状态和RUL预测.     

履带推土机行走系统推土转向工况仿真

采用多体动力学仿真软件Recur Dyn对履带推土机行走系统推土转向作业工况进行运动学与动力学仿真研究.建立了与实际工况相同的仿真模型,对驱动轮力矩、张紧弹簧和托链轮所受载荷进行分析,得出各自所受载荷规律.所采用的虚拟样机技术,可作为履带式工程机械仿真研究的方法,仿真结果可作为履带推土机设计与优化的参考依据.     

变工况时频脊流形早期故障预警方法研究

针对风电机组齿轮箱工况复杂多变,提出了一种基于Gabor重排对数时频脊流形早期故障预警方法.该方法首先研究提取Gabor重排对数时频谱的脊线,构建早期故障高维特征向量;然后研究改进局部切空间流形学习方法,进行维数约简;最后采用K-近邻分类器,实现变工况风电机组齿轮箱的早期故障识别与预警.通过变转速、变载荷等多种工况的行星齿轮箱磨损试验与风电机组现场运行数据验证,结果表明该方法有效提高了复杂变工况风电机组齿轮箱早期故障预警准确率,可为其预知维护提供可靠依据.      

静载荷滑动轴承接触摩擦故障的振动特征与故障诊断

基于最小试验故障模的诊断原则,在静载荷滑动轴承试验台上,采用从液体润滑状态逐步向干摩擦状态过渡的方法,模拟了不同工况轴颈与轴承接触摩擦故障的发生、发展过程,然后对振动信号的故障特征进行分析,并提取出诊断特征参数.为使故障诊断尽可能快捷方便,易于现场推广和实用,将特征参数进行了归一化处理,即将故障时的特征参数除以同工况下正常时的特征参数,得到无量纲特征参数,然后再将若干个无量纲特征参数进行适当的数学组合,组成无量纲诊断准则,避免了模式识别建立标准模的困难.结果表明:无量纲诊断准则对工况不敏感,而对故障更敏感,可用于变工况下工作的滑动轴承故障诊断,且诊断成本较低.     

基于凸轮曲线的阀配流柱塞泵输出特性分析

为提高柱塞泵配流阀的响应特性,满足高速工况需求,提出一种应用于高响应轴向柱塞泵的凸轮组合方程曲线设计方法.以阀配流轴向柱塞泵为对象,分别搭建基于余弦方程、高次多项式与组合方程曲线的柱塞泵液压仿真模型,分析不同凸轮曲线对配流阀阀芯滞后特性的影响.计算不同凸轮曲线下泵的理论排量和瞬时排量,探究曲线对柱塞泵流量脉动的影响.结果表明:与余弦曲线相比,基于组合方程曲线的配流阀阀芯响应性至少提高了30％,但在该方程曲线下,柱塞泵仍存在一定的流量脉动,研究成果为轴向曲线式柱塞泵曲线的选型与优化提供理论依据.     

机械调速柴油机动态过程研究

工程机械在使用过程中常常受到波动载荷的作用 ,这种波动载荷直接影响着发动机性能的正常发挥 为了使柴油发动机的性能适应工程机械动态载荷工况的要求 ,就需要在室内进行发动机动态模拟加载试验研究 ,以便掌握在动态载荷工况下发动机性能的变化规律 ,从而为完善发动机的动态性能提出科学依据 本文通过 61 35 -K1 3型柴油发动机的模拟加载试验 ,运用静态特性与动态特性对比的试验研究方法 ,分析了周期载荷和阶跃载荷激励对机械调速柴油发动机动态过程及性能的影响 ,说明了在动态载荷作用下 ,与静态性能指标相比较柴油机性能恶化的内在原因 ,为进一步改善机械调速柴油机的性能提供了重要的试验数据     

考虑性能退化及变工况的多状态系统可靠性分析方法

工作状况频繁变化(变工况)的复杂系统,由于其组成单元在复杂的工作环境下呈现出不同的性能退化规律,使得多状态系统的可靠性评估十分困难。考虑性能退化的多状态可靠性分析基本理论,定义了退化单元及复杂系统的多状态可靠性函数;给出了相应的计算方法。结合船舶复杂动力系统的应用实例,得到了其性能退化规律及变工况工作时的可靠度变化规律,所提出的考虑性能退化及变工况的多状态系统可靠性分析方法对复杂系统的可靠性评估有一定借鉴价值。     

可压缩流体工作介质情况下轴向柱塞泵配流盘设计

以可压缩流体为工作介质,对轴向柱塞泵配流盘进行了优化设计,即根据油液含气量的变化,合理计算配流盘的结构尺寸.利用Matlab进行仿真研究,证明了采用该设计方法可以基本消除变工况调节时由于配流压差冲击和气蚀而产生的配流噪声.     

温度影响的轴承动态预紧耦合降维方法

机床主轴承预紧状态随运行工况动态变化,但预紧力与轴承动力学特性非线性相关,根据轴承动态特性变化对预紧力实施动态优化是提高球轴承综合性能的关键.为提高主轴轴承综合性能,提出一种新的预紧力优化准则.构建了温度影响的球轴承动力学模型,分析变转速、变预紧力和变温升综合影响的球轴承动力学特性变化规律,采用主成分分析法对预紧力与轴承动态指标间的耦合关系实施动态降维优化.MATLAB仿真结果表明,在恒速和温升状态下轴承动态预紧状态与滚动体-内滚道接触载荷关系密切,其贡献率高达95.8％,该方法为球轴承动态预紧优化提供重要理论依据.     

工程机械通用液压行走系统三变量实验台设计

为研究工程机械中泵排量和马达排量及柴油机供油量三者之间的最优匹配,以实际工程机械液压行走驱动系统为原型,对真实液压行走驱动系统进行适当简化,进而提出实验台建设方案,并根据实际要求就主要设备的选型进行说明和计算。在此基础上建立了工程机械通用液压行走驱动系统实验台,并进行了空载、变负荷、变排量等不同工况下的实验验证,实验结果符合设计要求。本实验台的建设可以为各种工程机械的液压行走驱动系统提供实验研究条件。     

基于随机有限元方法的机械结构可靠性评估

采用随机有限元方法研究复杂载荷条件下某机械结构组件的可靠性特性.考虑工作状态和运输状态,获取组件的载荷特性及其计算模型;利用Ansys软件建立组件有限元分析模型,分析不同工况下组件的静力学和动力学特性,包括应力应变、固有频率、振型、风载静响应以及随机振动响应分析等.基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛方法,将载荷和材料的屈服强度作为随机输入变量,利用随机有限元模型评估风载和路面载荷交互作用下组件的可靠度.在此基础上,分析影响结构可靠性的灵敏度参数.结果表明,该方法能够有效地评估动态工作环境下结构件的可靠性特性,为此类系统的可靠性设计提供理论依据.     

三缸内燃式水泵的动力性仿真

针对传统的活塞式内燃机-柱塞泵系统的缺点,研制了三缸内燃式水泵(ICWP).阐述了三缸ICWP的工作原理,建立了系统的运动学、动力学模型,并对其动力性进行了仿真.与活塞式内燃机-柱塞泵系统相比,三缸ICWP输出压力全工况改善20.67%～87.67%,输出流量在全工况基本没有变化,有效功率全工况改善20.67%～87.67%.     

张力腿式浮动风力机极限载荷分析

针对所提出的新型多立柱张力腿式浮动风力机在正常工作工况下的运行,进行了时域耦合动力响应仿真分析和极限载荷预报.选取了在此工况下可能出现极值的叶片根部弯矩(面内弯矩和面外弯矩)作为研究对象,依据IEC61400-1和IEC61400-3标准要求,运用极限载荷统计外推法得到了不同重现期内的极限载荷.采用将分块最大值法和过阈最大值法相结合的方法来提取局部最大载荷.选用三参数威布尔分布作为局部最大载荷概率分布函数,并使用最小二乘法对其进行参数估计,验证了在不同风速下所拟合的极限载荷短期分布的收敛性.     

基于有限元分析的摩托车车体载荷谱编制

在采用电测方法进行载荷实际测试时,由于结构复杂致使贴片位置受到限制,难以准确测取危险点应力状态,提出了基于应力转换(即将摩托车车体上易测点的应力转换为最危险点处的应力)的编谱方法.获得转换后的应力-时问历程后,经雨流计数和不同工况下数据的综合分析,编制了车体最危险点处的疲劳载荷谱,为车体疲劳寿命评估和改善车体质量等提供了重要的载荷依据.     

变容量涡旋压缩机曲轴系统动力特性分析

针对变容量涡旋压缩机传动系统的动力特性问题,基于变容量涡旋压缩机的总体结构和工作原理,建立变容量涡旋压缩机曲轴系统的动力学模型,利用多体动力学理论和有限元方法,对曲轴系统进行多体动力学分析,得到不同转速下曲轴曲柄销受力载荷和主副轴承受力载荷等.分析曲轴系统在变载荷情况下的变形和应力状态,结果表明:在不同转速下,曲轴系统最大变形发生在动涡盘连接的部分和与电机连接的部分,最大应力集中出现在曲轴和动涡盘相连接的曲拐部位.     

液力变矩减速装置叶轮空转特性研究

液力变矩减速装置在不同工况下叶轮转速边界条件的确定是建立其CFD计算模型的基础,结合假设利用CFD模型确定了闭锁制动工况下导轮的状态,针对液力变矩减速装置牵引工况和制动工况下的叶轮空转现象,建立了CFD分析模型,应用析因设计与二次多项式拟合相结合的方法进行了叶轮空转转速的快速预测,确定了牵引工况下制动轮空转转速及制动工况下导轮空转转速边界条件,建立了液力变矩减速装置特性预测CFD模型,同时获得了泵轮转速与速比对稳态牵引工况下制动轮空转转速的影响规律,通过台架试验,验证了基于三维流动理论的牵引与制动特性预测仿真结果的准确性.      

一种非平稳随机循环工况下的参数化载荷模型

为解决土方工程机械非平稳随机循环工况下,其零部件设计与试验中载荷表达的难题,提出一种参数化载荷模型.以液压挖掘机多路阀回转联为研究对象,将其阀口压力载荷数据通过小波变换分解为载荷随机项和载荷趋势项;其中具有平稳随机特征的载荷随机项利用功率谱估计等处理实现其"随机项函数"表达,具有非平稳特征的载荷趋势项利用随机变量表征工况的函数拟合实现其"趋势项函数"表达;再将两者组合重构为"循环工况载荷函数".仿真与试验数据对比证明,该函数较好地复现了非平稳随机循环工况下多路阀载荷的随机特征.研究表明构建载荷模型的方法,对于实现面向循环工况特征的非平稳随机载荷的参数化表达,具有工程化应用的重要参考价值.     

新型救援工程机械末端执行器轨迹控制研究

针对救援工程机械在复杂环境下的控制问题,利用工程机械机器人化思想,文章提出了3种不同的控制方法,满足了在救援过程中不同的动作要求,确保了动作的稳定、准确与可靠;同时根据新型救援工程机械机械臂手末端能动机械装置的冗余性,结合其大尺寸结构与变负载工况特点,运用D-H法建立结构杆件模型及各关节坐标系,并通过解析函数式的运动学逆解方法,得到特定末端执行器关节空间的轨迹所需的各驱动关节角度;利用Matlab中的SimMechanics工具箱建立运动学仿真模型并进行仿真,最后进行实验,实验结果表明利用该仿真方法可以准确、有效地实现半自主式的末端控制。     

电传动推土机牵引性能匹配的变压控制方法

电传动推土机动力总成包括发动机、发电机、超级电容以及轮边驱动电机,其载荷变化范围大且具有突变性的动力学特征,使发电机与电动机难以实现全局功率匹配.针对电传动推土机动态牵引性能匹配这一关键问题,提出基于双DC-DC(直流-直流)变换器的直流母线电压变压控制方法.即在直流母线与发电机之间加入DC-DC变换器,控制发电机的额定电压工作点,实现发动机在额定工况点工作的高效目标;在直流母线与电动机之间加入DC-DC变换器,根据实时载荷所表达的系统状态变矢量调节变压系数,控制发电机与电动机相对于载荷变化的动力学匹配关系,使发电机与电动机在全载荷意义上实现功率匹配,保证其牵引性能的发挥.通过某型号推土机开发过程性能匹配及其系统数字化模型仿真试验,验证了基于双DC-DC变换器的直流母线电压变压控制方法的有效性.     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.