高速电主轴系统的极小子样试验评估方法研究

针对数控机床这类高可靠性产品的寿命实验数据极少的情况,为了提高数控机床高速电主轴系统的可靠性寿命评估精度,基于性能退化可靠性评估的理论对高速电主轴系统进行了机械应力仿真加载试验.对高速电主轴的退化数据,借助MATLAB软件利用最小二乘法对样本的退化模型参数进行估计,得出一次伪失效寿命.应用虚拟增广法和半经验评估法相结合的可靠性评估方法对高速电主轴系统进行了可靠性评估,得出了高速电主轴系统的平均无故障寿命均值的置信区间.与单纯地采用以往的半经验评估法进行可靠性评估的结果对比,进一步提高了高速电主轴系统在试验样本极小的情况下的试验寿命评估精度,为高速电主轴系统的可靠性研究提供了更加合理有效的评估方法.     

高铁用GCr15轴承钢的热处理工艺研究进展

轴箱轴承作为高速列车的关键部件,其性能及可靠性越来越受重视.高碳铬轴承钢是应用最广泛的铁路轴承使用材料.介绍了代表钢种GCr15钢的常规热处理工艺及疲劳失效,论述了热处理新技术,包括贝氏体等温淬火、TD渗金属技术、高能束表面热处理等.新技术的运用进一步提高GCr15钢轴承性能,对相关技术产业的发展具有推动作用.     

角接触球轴承打滑可靠性灵敏度分析

轴承打滑易造成轴承的早期失效,传统的轴承打滑分析方法认为轴承参数是确定的,而在实际工况中轴承参数具有随机性,从而造成较大的分析误差.针对此问题,考虑随机因素的影响,提出一个角接触球轴承打滑行为的可靠性分析模型.基于轴承拟静力学分析和试验打滑判据得到轴承的打滑临界平面,以轴承是否打滑为判别条件,建立轴承打滑的极限状态方程,采用Kriging方法进行了可靠性灵敏度分析,评价轴承各参数对打滑现象的影响程度.研究结果表明:轴承滚动体直径的变化对轴承打滑现象影响最大,轴承内、外圈沟道直径和曲率半径的变化对其影响次之,接触角的变化对其影响较小.该研究为防止轴承打滑引起早期失效提供理论依据.     

航空发动机转子轴承运行可靠性评估方法

为了提高少失效或零失效数据条件下的航空发动机轴承运行可靠性评估精度和可信性,提出了一种基于比例协变量模型(PCM)和Logistic回归模型(LRM)混合的可靠性评估方法。首先对轴承运行过程中的监测数据进行信号分析,提取状态特征指标,结合失效阈值确定设备状态,利用LRM先求解轴承的初始可靠性,进一步求解出轴承的初始故障率和基本协变量函数;然后与PCM相结合,通过响应协变量和基本协变量函数对系统故障率函数进行不断更新,动态揭示状态监测数据与可靠性的映射关系;最后利用更新后的故障率函数对航空发动机轴承进行运行可靠性评估。试验结果表明:该方法不需要人为确定基本协变量函数,避免了主观选择差异带入的估计偏差,所确定的寿命误差在5%以内,为少失效或无失效条件下的运行可靠性评估提供了一种新的手段。     

基于局部自适应代理模型的复合材料结构可靠性评估

为了评估复合材料复杂结构的可靠性,开展基于局部自适应代理模型的可靠性评估方法研究.针对复合材料翼盒结构,建立基于局部自适应算法的应力响应面代理模型和基于Weibull分布的强度分布模型,并基于蒙特卡洛法与Hashin准则计算翼盒结构的可靠性;同时开展复合材料翼盒结构的准静态拉伸试验,获得失效位置、失效形式及力-位移曲线,并以二项分布估计试验结果的置信度.结果表明：翼盒结构的失效位置位于上端拐角处,失效形式为基体剪切断裂与纤维拔出,材料参数中剪切模量对失效位置应力响应影响最大,结构需要优化设计减小拐角处剪切应力;基于局部自适应代理模型的可靠性评估数值分析结果与试验结果相对误差为5.295%,准确地评估了结构的可靠性.     

高速列车智能诊断与故障预测技术研究

综合运用列车运维产生的实时数据和历史数据,提取智能诊断模型,对车载设备运行状态进行监控和预测,是建立高速列车智能诊断和故障预测系统的思路和方法.以转向架关键轴承的可靠性监测和故障预警作为案例,系统阐述了该方法在轨道交通装备故障预测方面的应用.通过对比轴承监测系统记录的原始数据和诊断模型的预测结果,验证了该研究对于提高高速列车运行安全的重要意义和有效性.高速列车运维的长期实践表明,整体框架和建模方法对于现阶段建立系统的、分层次的高速列车智能诊断和故障预测系统具有现实的指导意义,在提高列车检修效率方面起到重要作用.     

一种用于滚动轴承的可靠性虚拟试验方法

常规的试验和理论计算不能有效地分析轴承的各类随机误差对其动态特性的影响,因此提出一种滚动轴承可靠性虚拟试验方法.首先基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立三维参数化深沟球轴承有限元模型,得到轴承内外圈、滚珠、保持架之间的接触应力、应变的变化情况及接触过程中的压力分布情况.在此基础上,运用APDL语言实现乘同余数法产生伪随机数的计算程序,综合考虑轴承原始制造误差以及转速、载荷等不同工况对轴承动态性能的影响,对轴承进行多次随机虚拟试验,运用K-S检验法确定所获得的实验数据分布,求取轴承疲劳失效的可靠度.运用蒙特卡罗法对轴承进行1 000次模拟计算,得出了轴承对各参数变量的可靠性灵敏度,为轴承...     

高速圆柱滚子轴承保持架动力学分析

高速圆柱滚子轴承保持架动态性能及可靠性直接影响着轴承的工作性能,其运动不稳定性易造成轴承早期失效。本文在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承保持架瞬态动力学方程,利用Newton— Raphson和龙格-库塔算法,对轴承保持架动态性能进行了分析,并开发了相应的分析软件,在此基础上,对保持架设计参数与轴承保持架动态性能关系进行了研究。研究结果表明,引导间隙和兜孔间隙是影响保持架稳定性的重要因素。     

动态概率模型跟踪性能退化的实时可靠性评估方法

针对实时可靠性评估中先验信息难以获取、分布假设不符合实际情况的问题,提出一种基于动态概率模型的实时可靠性评估方法.采用Parzen核密度估计构造滑动概率神经网络,使用滑移时间窗进行统计样本的动态选择,以非参数方式实时估计性能退化数据的条件概率分布,将超过失效阈值的分布函数值作为可靠性指标,来实现个体设备无先验信息条件下的可靠性评估.通过对高压水除鳞泵和加热炉风机失效过程数据的分析,验证了该方法的可行性和实用性.     

基于重要抽样法的风电齿轮箱齿轮可靠性灵敏度分析

为了评估风电齿轮箱齿轮参数对其失效概率的影响,以1.5 MW风电齿轮箱高速级从动轮为研究对象,假设影响齿轮强度和应力的各个参数服从正态分布的随机变量,基于重要抽样方法对齿轮齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳失效分别进行可靠性灵敏度分析.分析结果表明,齿轮齿面工作硬化系数对齿轮接触疲劳失效的影响最大,齿轮弯曲强度计算的寿命系数对齿轮弯曲疲劳失效的影响最大,齿轮失效概率随各设计参数标准差的增大而增大.分析结果可以为风电齿轮箱齿轮的设计制造提供参考.