基于时域分析法的牵引电机风机轴承性能评估

为防止动车组牵引电机过热损坏,需配备通风机为牵引电机提供冷却风源,而风机上的滚动轴承是导致冷却风机损坏的主要部件,因此需要研究牵引电机风机轴承的退化性能评估问题。利用时域分析法去评估动车组五级修更换下来的风机轴承的性能,并提出一种将加速度有效值、峭度值两个时域指标结合在一起联合判断风机轴承运行状态的方法,该方法创新之处在于将风机轴承整个寿命周期划分为正常期、衰退期、失效期三个阶段,研究出滚动轴承在不同阶段的性能评估适用于不同的时域参数指标。     

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。     

非均匀预紧载荷下轴承-轴系热特性的试验研究

合理的轴承预紧是保障轴系性能的关键所在。由于生产制造和装配误差的存在,容易导致轴系中常用的定位和定压预紧方式形成非均匀预紧载荷。针对以上问题,开发了一种采用小型压电测力传感器测量预紧力、由电主轴驱动的试验平台,可用于开展非均匀预紧载荷下轴承-轴系性能试验研究。针对不同方向和大小的非均匀预紧力下的轴系热特性进行了试验,测试结果表明:1.当非均匀预紧力导致弯矩增大时,均匀预紧下该平面上外圈温度值和温升被非均匀预紧下温度值和温升完全包络。2.对比非均匀预紧力,外界环境温度和散热型式对轴系温度场有更显著的影响。受载轴承中接近热传导的区域,其温度明显低于轴承其他区域。该结果直接反映出非均匀预紧载荷对轴承-轴系热特性的影响,同时为理论研究提供了数据支持。     

动车组裙板螺栓预紧力衰减研究

为防止动车组裙板螺栓预紧力衰减而影响行车安全,本文采用有限元分析方法,研究蠕变条件下螺栓预紧力衰减规律;采用横向振动试验方法,研究螺栓连接件在振动条件下的预紧力衰减规律;采用实车跟踪实验方法,监测运营条件下动车组裙板螺栓预紧力衰减情况.通过仿真分析与试验研究,明确了裙板螺栓连接预紧力的影响因素与衰减规律,提出了合理的控制措施,对指导螺栓防松、保证动车组行车安全具有重要意义.     

基于权重法的机床主轴可变预紧力确定方法

目的研究不同转速、载荷条件下机床主轴轴承的最佳预紧力,满足高速机床主轴全速段性能要求.方法建立基于拟静力学的轴承分析模型,计算不同转速、负荷条件下满足轴承使用寿命的最大轴向预紧力,和能够限制轴承陀螺旋转的最小轴向预紧力,得出预紧力取值的上下限.通过试验分析轴向预紧力对电主轴轴承温升和振动的影响.结果在低速范围内,轴向预紧力的变化对主轴振动和轴承温度无明显影响.在中速范围内,随着轴向预紧力增加,主轴振动有较明显减弱,轴承温度有较明显增加.在高速范围内,随着轴向预紧力增加,主轴振动大幅度减弱,轴承温度大幅度增加.结论在每个转速范围内分别引入不同的预紧力上下限权重值,得出满足高速机床主轴全速段性能要求的轴承最佳预紧力.     

动车组异音异响故障分析及监测系统设计

为了解决动车组列车运行途中的频发故障,提出了一种动车组异音异响监测系统,主要由信号定位处理系统及信号检测比对系统组成。疑似故障声音通过该系统定位分析,经过专业技术人员现场排查,确认为动车组故障信息后上传到故障信息系统进行存储。实验结果表明:系统采用计算机控制与人工检测相结合的工作方式,可以快速准确地判断动车组行车途中的异音异响,确定故障发生位置及造成原因,同时可逐步积累完善动车组列车运行故障库,为后续动车组的运行维护提供技术支持。     

动车组牵引电机风道结构的优化分析

为了解决动车组牵引电机的通风散热问题,本文先后建立并分析了三种不同方案的牵引电机风道结构的模型。采用CFD方法对风道结构进行优化,研究了风道内空气流动情况,解决了不同支风道风量分配的均匀性问题,并使风道阻力特性得到改善,为动车组牵引电机散热风道的设计提供基础。     

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.     

预紧对高速角接触球轴承疲劳寿命的影响

基于Hertz弹性接触理论、滚动轴承动力学和L-P寿命理论,建立角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解.分析预紧力对角接触球轴承疲劳寿命的影响,结果表明:当外界条件一定时,定压预紧轴承疲劳寿命明显比定位预紧轴承疲劳寿命长,轴承内圈疲劳寿命比外圈疲劳寿命长;轴承疲劳寿命随着预紧力、转速的提高而减小,在定压预紧下轴承的疲劳寿命受预紧力的影响较大.     

动车组轴流冷却风机气动设计与研究

采用一维设计与三维数值模拟分析相结合的方法,对某动车组轴流冷却风机进行气动设计,并分析研究了等环量指数对轴流冷却风机气动性能的影响.根据一维设计的几何参数进行三维建模;再利用NUMECA软件对所设计风机进行深入数值模拟分析及结构优化改进;最后,选取最优方案加工样机并进行性能试验.试验结果表明:该轴流冷却风机的整体气动性能较优,与原设计相比有较大改善,特别是效率提高了近3%,叶轮进、出口流场较原机叶轮也更加稳定.该国产化风机与同类型某进口风机相比性能更优.     

无轴承同步磁阻电机设计及有限元分析

针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法.基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型.采用二分法设计了功率为0.5 kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机.用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁...     

轴承预紧力对风电主轴动态特性影响的仿真分析

轴承预紧力对风电机组主轴的动态特性有着重要的影响。首先,建立了预紧力与主轴系统的关联关系,并计算了不同预紧力对应的轴承刚度值,进而分析预紧力与刚度之间的关系。然后,建立了以圆锥滚子轴承为支承的两点式和单点式支承的风电主轴的有限元分析模型,分析了预紧力对两种支承方式的风电主轴模态振型、固有频率、临界转速以及稳定性的影响。结果表明：圆锥滚子轴承预紧力增大会引起轴承刚度增大,可进一步提高主轴的固有频率、临界转速和稳定性;单点式支承比两点式支承的主轴临界转速大以及更稳定。合理选取轴承预紧力,可提高主轴的稳定性。     

基于HHT及共振解调方法的动车组走行部轴箱轴承故障诊断算法

针对动车组走行部轴箱振动信号非平稳、非线性且背景噪声频率分布范围广的复杂特性,设计了改进的希尔伯特-黄变换算法(Hilbert-Huang Transform,HHT),综合利用了HHT方法有效平稳化信号及共振解调方法有效提高信噪比的优点.通过分析动车组运行过程中轴箱轴承背景噪声成分,进行了轴箱轴承故障信号的仿真.对仿真信号分别使用HHT方法,共振解调方法及本文所设计方法进行故障分析.结果表明:相比HHT方法与共振解调方法,本文所设计方法可有效提取故障信息并分析故障类型.适用于分析高速动车组走行部特有的振动信号特征.为我国高速动车组故障诊断提供了新思路.     

全压法测量动力车牵引电机冷却风机风量

实时检测列车运行过程中风机冷却风量随列车运行速度的变化规律,以考核风机性能是否满足列车运行要求,并为风机选型提供科学依据.受风机安装位置及风机前后管道形状、尺寸的限制,测试条件无法满足风机流量测量标准的要求,必须通过标定试验,在与实际使用管路基本一致的情况下,得到风机流量与所选测量方法测试量(如风机全压)之间的关系,为此,用全压法测量270km/h高速列车牵引电机冷却风机流量,通过地面标定试验得到了风机全压与风机流量的定量关系.研究结果表明,所提出的风机全压流量测量方法可用于实时检测列车运行过程中风机冷却风量.     

高速列车设备舱变流器冷却通风性能试验研究

为了进一步提升高速列车变流器在运行过程中的冷却性能,提高变流器设备舱的通风冷却效率,本文针对某型动车组牵引变流器通风性能进行了实车试验研究,通过在变流器进排风口位置布设传感器,监测高速列车运行过程中变流器设备舱进排风口位置处的进风风量、排风风量.对通风风量的结果和通风风量随列车运行状态的变化规律进行分析,并与变流器散热水温温升规律进行对比分析.分析发现当8车作为头车运行时,行车风方向与风机排风方向一致,促进排风,当1车作为头车运行时,行车风方向与风机排风方向相反,抑制排风.最大抑制风量占列车静置风机全速风量的1.6%.本文研究结果可为高速列车设备舱牵引变流器的设计选型及安装布置方式提供指导.     

过盈配合量和预紧力对高速角接触球轴承刚度的影响

以滚动轴承拟静力学分析和滚道控制理论为基础,给出了计及轴承安装时的过盈配合量、预紧力等因素的影响,以及计算高速角接触球轴承中钢球与内、外圈的接触刚度和轴承整体的径向刚度、轴向刚度和角刚度的完整方法和相应的程序.对B7004轴承的分析表明:配合过盈量增加,钢球与内、外圈的接触刚度以及轴承的径向刚度增大,而轴承的轴向刚度和角刚度减小;预紧力增加,钢球接触刚度、轴承刚度随之增加;预紧力较小,特别当旋转速度较高时,应仔细选择合适的预紧力,否则轴承刚度会出现不稳定的波动.     

风机电机轴承发热原因分析和应对措施

本文以安钢二轧厂风机电机轴承发热故障为例,简单分析变频驱动电机轴承电压的产生原因,轴承电流的本质及其流通路径,分析抑制轴承电流的方法。并简介我厂的具体措施和实际效果     

基于随机森林的电机异音故障诊断方法

针对电机异音故障检测技术存在准确率低、模型复杂等问题,提出一种基于随机森林的电机异音故障诊断方法。通过自行研制的汽车智能座椅靠背电机振动测试平台,分析电机故障产生过程及异音的特征,并从时域中提取11个特征表征异音信号的变化;通过主成分分析法对所提取的特征进行降维,在训练基于随机森林和概率神经网络的电机故障智能识别方法基础上,通过自行研制的汽车智能座椅靠背电机振动测试平台采集数据,得到随机森林的平均识别准确率为95.11%±2.17%,概率神经网络的平均识别准确率为93.90%±2.16%。     

基于固定电压模式的牵引电机矢量控制方法研究

针对传统的牵引电机矢量控制方法不能快速应对动车组高速运行时的转矩突变问题,提出一套新的基于固定电压模式的矢量控制方法。该方法在牵引变流器电压幅值固定的模式下,通过变流器电压相位的高速变化结合牵引电机磁通量修正反馈值来实现对动车组牵引电机高速转矩的实时控制。并采用Simulink进行了系统建模,完成了系统仿真测试分析,结果验证了方案的可行性和优越性。     

机床主轴三联角接触球轴承温升的研究

对已提出的计算轴承工作温度的经验公式进行了检验，结果表明经验公式有很大的局限性，不能精确预报轴承的温升。对影响机床主轴三联角接触球轴承温升的主要因素（轴承预紧力和转速）进行了实验研究，以等温曲线的形式给出了轴承预紧力、转速和温升之间的关系，为精确预报轴承温升和现代机床设计提供了依据。