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  • 2023年第51卷第8期文章目次
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    • 面向大规模定制的制造业领域数据溯源模型研究

      2023, 51(8):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.001

      摘要 (126) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:数据溯源技术与大规模定制生产模式的融合是实现数据质量提高和技术创新发展的基础。基于订单随机性、产品种类多、批量少给数据质量带来的一系列的机遇和挑战,提出一种基于开放溯源模型的数据溯源模型。结合大规模定制中数据生命周期的特点,从海量的数据中寻找源头数据及记录数据在传播过程中的变化来对其进行管理,构建大规模定制下制造业领域的数据溯源信息交换模型。建立供应链开放溯源模型、产品属性开放溯源模型和生产阶段开放溯源模型,从而解决大规模定制中企业之间或企业内部的信息交换问题,实现数据追踪功能和数据质量的控制与提升。

    • 考虑运动副间隙的动涡旋盘运动学特征及磨损研究

      2023, 51(8):8-14. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.002

      摘要 (103) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:动涡旋盘与十字滑环组成的运动副间隙易造成涡旋压缩机产生振动与冲击。通过在低转速条件下对动涡旋盘、十字滑环等关键运动部件进行运动学仿真,揭示十字滑环与动涡旋盘产生冲击的原因。运动副之间的磨损增大十字滑环与动涡旋盘之间的冲击,通过试验研究涡旋压缩机工作过程中十字滑环与动涡旋盘配副的磨损特征,预测涡旋盘的工作寿命。研究发现:十字滑环凸键对机架键槽的冲击比对动涡旋盘键槽的冲击更大,而它与动涡旋盘键槽组成的运动副间隙与动涡旋盘自转现象具有显著的正相关性,动涡旋盘自转过大易造成涡旋齿干涉撞齿;当十字滑环凸键与动涡旋盘键槽接触角磨损至5.443°时,动涡旋盘在x、y轴方向上的平均角速度较理想状态下增加了约120%,此时涡旋齿即将发生首次干涉现象。

    • 加工误差和形位误差对气浮主轴稳定性的影响

      2023, 51(8):15-24. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.003

      摘要 (60) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用有限差分结合线性小扰动法研究静压气浮主轴加工误差(正弦波纹、矩形波纹、三角波纹)和形位误差对主轴临界惯性力和临界涡动比的影响。结果表明:随着偏心率增加,临界惯性力增大而临界涡动比减小;转速增大,临界惯性力增大,临界涡动比增大到极值后略微减小,小偏心率和高转速有利于提高主轴稳定性;正弦波纹提高主轴稳定性最显著,矩形波纹次之,三角波纹导致主轴稳定性降低;加工误差周期越小,主轴稳定性越好;误差周期较大时,波纹幅值增大,主轴稳定性下降;误差周期较小时,波纹幅值对主轴稳定性的影响可以忽略不计;形位误差导致主轴稳定性降低,x、y方向同时存在形位误差对主轴稳定性的影响大于x或y单一方向形位误差。

    • 工作装置匹配特性对挖掘机挖掘性能的影响研究

      2023, 51(8):25-34. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.004

      摘要 (54) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究液压挖掘机理论挖掘力与主动液压缸充分发挥比之间的匹配特性对挖掘性能的影响规律,以主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比为一设计因素、以实际挖掘力与设计最大挖掘力之比为另一设计因素,考虑不同挖掘工况建立目标匹配函数。以某36.5 t反铲液压挖掘机为例,通过匹配工作装置铰点位置和设计因素的权重系数来建立优化匹配方案,基于图谱叠加法分析验证不同优化匹配方案对挖掘性能的影响。结果表明:减少主动缸充分发挥比和动臂缸闭锁限制比,增大实际挖掘力与设计最大挖掘力之比权重系数,使得动臂和斗杆的尺寸增加,铲斗和连杆尺寸减少,工作装置各项作业范围参数均有提高;铲斗挖掘和复合挖掘在闭锁限制比变化不大且主动缸充分发挥比有所降低时,使得二者最大挖掘力均有提高,而斗杆挖掘性能表现与之相反。

    • 基于视觉的机械臂轨迹优化方法研究

      2023, 51(8):35-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.005

      摘要 (139) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对应用视觉系统进行工件抓取时,工件相互遮挡导致识别工件不准确且抓取效率较低的问题,提出基于视觉的机械臂轨迹优化方法。由相机采集工件图像信息,通过标定机械臂坐标系、工件坐标系及相机坐标系,建立“手眼”坐标关系,基于点云数据对工件识别与定位;提出改进遗传-鲸鱼混合轨迹规划算法,以控制工件抓取过程。对机械臂的3个重要关节进行了运动仿真与实验测试。仿真结果显示:改进的遗传-鲸鱼混合算法收敛速度更快,搜索能力更强,优化后的抓取时间比基本遗传算法优化的抓取时间减少了2.3 s。实验结果表明:基于点云识别的机械臂抓取成功率达到93.75%,极大提高了抓取效率,验证了算法的有效性。

    • 基于小波包算法的斜齿轮滚齿加工误差补偿

      2023, 51(8):42-47. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.006

      摘要 (59) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:斜齿轮滚齿加工依靠2组电子齿轮箱对多轴同步控制,同步误差来源于滚刀B轴的旋转运动和工件C轴的联动误差以及滚刀沿Z轴的轴向运动和工件C轴的联动误差的线性叠加。复杂的运动关系和不平稳的加工状况,使得传统的斜齿轮加工误差补偿困难。采集C轴同步误差信号,利用小波包算法对其进行分解,研究不同频段尺度内子频带信号的幅值分布规律,进行误差特征辨识,重构斜齿轮加工同步误差。根据误差叠加原理,将重构后的同步误差解耦到参与联动的各伺服轴,修改NC代码,将误差量反向补偿到伺服轴。最后通过秦川YK3126数控滚齿机斜齿轮加工误差补偿实例,验证了补偿方法的有效性,提高了斜齿轮的加工精度。

    • 基于迭代学习交叉耦合的轮廓误差控制方法研究

      2023, 51(8):48-55. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.007

      摘要 (53) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对进给伺服系统传统控制方法产生的各轴特性不匹配、控制精度不佳、抗扰动能力不足等问题,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)和迭代学习交叉耦合控制(ILCCC)的轮廓跟踪控制算法。对于空间任意轮廓曲线,所提算法在三轴联动条件下,通过不断的迭代学习过程,优化分配给各轴的轮廓误差补偿量,加快伺服轴动态响应的同时,有效抑制伺服系统的轮廓误差。在仿真平台下建立控制器数学模型,对空间直线和空间螺旋线轨迹进行了三维跟踪验证。研究结果表明:与ADRC控制算法和ADRC+PIDCCC控制算法相比,ADRC+ILCCC控制算法在轮廓误差的最大绝对值、累计值以及平均值等指标上均有很大改善,证明了所提算法的优越性。

    • 基于视觉技术的活塞环闭口间隙检测的研究

      2023, 51(8):56-60. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.008

      摘要 (55) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,活塞环的检测普遍采用人工检测。采用视觉技术提取活塞环闭口间隙轮廓,对轮廓进行图像处理,得到测量结果,与人工检测相比,检测速度更快,精度更高。传统的边缘检测过程大都采用Canny算子,通过高斯滤波过滤图像。在活塞环轮廓处理过程中,对轮廓提取精度要求更高。高斯滤波作为低通滤波算法,对轮廓没有保护作用,会导致轮廓边缘图像模糊。针对这一问题,提出了改进的Canny算子,采用中值滤波和傅里叶变换相结合的方法,有效地提高了边缘轮廓的提取精度。

    • 矿用电磁先导阀自适应电流驱动控制策略研究

      2023, 51(8):61-68. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.009

      摘要 (43) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:矿用电磁先导阀是液压支架电液系统实现高精度、自动化控制的重要元件。为提高其动态响应性能,降低能耗损失,结合数学模型提出一种采用四电压源的自适应电流驱动控制策略,并搭建了Maxwell+AMESim联合仿真模型验证数学模型的正确性;通过仿真试验分析其响应特性、能耗特性、占空比特性。结果显示:自适应电流驱动控制策略相比单电压驱动总启闭时间减少了22.6 ms,响应性能提高22.5%,可控占空比提升5.7%,功率损耗减少346%,有效提高了先导阀响应性能、降低了能耗。

    • 摆线轮磨齿机回转台系统动态特性分析

      2023, 51(8):69-72. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.010

      摘要 (76) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高摆线轮磨齿机的加工精度以及传动过程的稳定性,对其回转台的性能进行分析。建立转台传动系统的动力学模型,结合转台的实际参数,计算连接轴的扭转刚度和阻尼系数。通过Newmark-β法对建立的动力学模型进行求解,得出传动系统在传动过程中的稳定性和传动精度,并搭建实验台进行验证。实验结果表明:回转台传动系统具有良好的动态响应,可以获得很高的定位精度和重复定位精度。

    • 基于响应曲面法的盾构机单唇形铰接密封性能研究

      2023, 51(8):73-79. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.011

      摘要 (38) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升盾构机铰接密封性能和使用寿命,研究其密封机制及主要失效形式,使用ANSYS Workbench软件建立密封二维轴对称模型,基于响应曲面法分析各影响因子对密封性能的灵敏度和影响趋势,并进行油脂用量的量化研究。结果表明:影响因子的灵敏度由大到小依次为材料的弹性模量、润滑油脂压力、倾斜角度和密封油脂压力;通过合理构建背压能够提高密封的耐压能力;随着材料弹性模量的增大,密封最大等效应力和最大接触压力呈现线性增大;倾斜角度的增大会引起外侧密封压缩量减小,使最大等效应力和最大接触压力减小;材料弹性模量、倾斜角度和润滑油脂压力的交互效应对外侧密封最大接触压力的影响均较显著。对密封性能进行多目标参数优化,获得油脂压力的最优组合方案,为实际工程施工提供参考。

    • 一种并联机器人机构运动特性优化研究

      2023, 51(8):80-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.012

      摘要 (54) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对并联机器人工作空间的最大化,提出一种具有四自由度的并联机器人机构模型,该并联机器人具有几何对称、运动学简单、平移工作空间沿直线导轨方向无限扩展等优点。采用投影法简化位移分析,采用闭环矢量法分析并联机器人机构瞬时运动学特性。通过对雅可比矩阵的秩分析,确定雅可比矩阵的正向奇异构型、逆向奇异构型、组合奇异构型和局部奇异构型,研究具有偏置角的远端平行四边形的局部奇异特性。在工作空间分析的基础上,建立以机构所占最大面积为目标函数的优化模型,并采用遗传算法优化设计参数,结果表明当偏移角为15°时,可达工作空间总体增加了17%。

    • 再制造双圆弧齿轮单齿切削机床设计

      2023, 51(8):89-93. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.013

      摘要 (52) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前抽油机减速器双圆弧齿轮使用一段时间后会出现单个齿破损或多个齿间隔破损的情况,现有的修复方法效率低。针对这种情况,提出设计一种对修复后的再制造双圆弧齿轮进行再加工的切削机床,验证再制造双圆弧齿轮单齿加工的可行性。结合再制造双圆弧齿轮单齿展成加工理论,对单齿加工机床的刀具运动部件、齿向螺旋进给部件、齿形展成进给部件以及工件运动部件进行设计,最终得到满足加工要求的再制造双圆弧齿轮单齿切削机床。分析再制造双圆弧齿轮单齿加工的误差后,提出一种减小再制造双圆弧齿轮轴向齿距误差的方法。

    • 一种沟槽式制退机结构设计及优化研究

      2023, 51(8):94-98. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.014

      摘要 (44) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减小某炮在射击过程中的受力,依据火炮相关要求,设计一种沟槽式制退机并给出其主要结构尺寸及流液孔面积的计算方法,在满足使用要求的前提下,为使火炮总体布局更加紧凑,以减小制退机的径向尺寸为优化目标,兼顾制退液温升与密封装置的可靠性,基于ISIGHT平台,结合智能优化算法进行寻优计算。结果表明:优化后的制退机各部件径向尺寸均有所减小,在降低后坐力的同时减轻了全炮质量。

    • 注水井转阀式脉冲信号发生器的设计与优化

      2023, 51(8):99-104. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.015

      摘要 (21) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:智能分层注水井井下测试数据需要无线向上传输,根据注入水流动特性和发生脉冲的基本原理,设计发生脉冲信号的转阀基本结构和形状。利用优化设计软件对其阀口机械结构、性能参数进行优化,对不同工况下的旋转扭矩和脉冲振幅进行了模拟。优化后的转阀阀口型线为扇形、阀口数量为4个,产生的压力脉冲幅值达到了0.8 MPa以上,能够在注水量只有50 m3/d的情况下实现井下测试数据的精确上传,为智能注水井实现无线传输提供了技术支撑。根据以上优化结果设计了一种能够把注入水作为动力传输介质的可以产生连续脉冲的注水井转阀式脉冲信号发生器,其传输方式为采用正脉冲向上传输。下一步将进行脉冲器的试制与室内试验,进一步优化其结构,达到现场应用需求。

    • 变形圆板主副吸盘机械手的开发与设计

      2023, 51(8):105-111. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.016

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高变形坯料圆板从定心机构送往液压机中心的位置精度,提出一种主吸盘定位和副吸盘辅助抓取的主副吸盘机械手,通过上料系统组成和工作原理以及应用仿真和计算方法,分析主吸盘和主副吸盘对坯料圆板作业时的变形位移情况,设计主副吸盘机械手对1 200~3 900 mm直径范围内变形坯料圆板的吸吊,减少拼焊应力变形和吸吊后变形位移的影响,提高从定心机构到液压机中心的定位精度。通过实践应用表明:主副吸盘机械手实现了宽范围直径、高达100 mm变形和最大2 000 kg载荷坯料圆板,定位精度控制在1~4 mm的较高精度稳定搬运,进一步提高了产品质量和系统安全性,建议了圆板坯料小车上的码垛数量,满足了应用和生产实际需求。

    • 一种牙盘式分度转台的优化设计

      2023, 51(8):112-115. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.017

      摘要 (71) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍一种改进牙盘式数控转台的设计过程。对芯轴进行创新设计,采用弹性约束方式,将芯轴浮于油缸的活塞孔中,在双联牙盘啮合过程中保证芯轴可随动摆动,转台升降旋转过程不再受芯轴同轴精度影响,使牙盘副完全自定心啮合,转台精度与牙盘副精度高度一致,保证主机构工作过程的同心性。采用双导程蜗杆实现消隙,增加传动系统精准性及使用寿命;应用双联牙盘实现定位及锁紧,由圆周360个齿牙啮合的均布化实现最小分度为1°,依靠凸齿、凹齿啮合实现自动调心,确保定位精度。对牙盘进行强度校核,对最大夹持力和载荷进行计算。设计一种新型到位检测机构,为转台工作时牙盘分离和啮合的位置到达进行检测。最后进行几何精度调试及测量,对定位精度和重复定位精度进行检测与分析,验证设计的正确性。

    • S-S拓扑结构下大负载AGV无线电能传输系统设计

      2023, 51(8):116-119. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.018

      摘要 (60) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为优化AGV充电模式,设计一种无线电能传输系统,用于户外大负载AGV小车的无线充电。该无线电能传输系统包含AC/DC功率模块、高频逆变模块以及接收端整流模块,其中AC/DC功率模块采用华为R95021G1功率模块,输出低压模式可实现正常系统拓扑参数下10 kW输出,输出高压模式可实现高压低流输出状态;高频逆变模块将直流输入变换为高频交流输出,输出接线至地面端线圈拓扑;接收端整流模块将接收线圈的交流电压整流为直流输出,以供给直流负载或为电池负载充电。与逆变电源WiFi通信,实现输出参数的闭环调节和实施状态上报。选择磁耦合全桥S-S无线电能传输技术,采用频率跟踪算法实时调节PWM占空比和PFC模块输出电压来控制充电功率,最终实现AGV的无线快速充电,定位准确、无接触式火花、系统运行稳定。

    • 滚筒式门体发泡设备液压系统改造

      2023, 51(8):120-123. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.019

      摘要 (28) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:滚筒式冰箱门体发泡设备使用过程中出现转动冲击力大、油缸漏油、油温高等问题,影响生产效率。为解决问题,通过分析及调研,对液压系统实施改造:用比例节流调速阀替换常规节流调速阀,增加冷水机降低液压油温,用铜基密封环改进油缸耐压性能,有效减小了设备在运行工作过程中的有害冲击及有害振动,提高设备稳定性、可靠性,提升设备工作效率。

    • 基于CBR-HJaya-BP的液压缸加工工时预测研究

      2023, 51(8):124-129. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.020

      摘要 (63) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高冶金行业液压缸加工工时预测精度,提出一种结合基于案例的推理(CBR)和混合Jaya算法优化BP神经网络的液压缸加工工时预测方法(CBR-HJaya-BP)。使用混合Jaya算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,采取基于Sin混沌反向学习的种群初始化策略提高初始解的质量,引入阿基米德优化算法中的转移算子,在探索阶段采用均匀交叉产生中间种群,在开发阶段使用Jaya公式产生中间种群,在解的保留策略中引入了模拟退火算法中的Metropolis准则,以跳出局部最优。以某冶金液压缸制造企业的历史加工数据库为样本,采用CBR方法提取与待预测液压缸的特征参数相似度最高的历史数据,使用提出的HJaya-BP模型进行预测实验,并与改进前的Jaya-BP模型以及原始BP神经网络模型进行对比。实验结果表明,HJaya-BP模型的预测准确度和稳定性均为最优。

    • 悬臂式掘进机截割轨迹控制联合仿真研究

      2023, 51(8):130-136. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.021

      摘要 (40) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高掘进机截割头轨迹跟踪控制精度及实现巷道断面自动截割成形,应用ADAMS和AMESim建立掘进机截割部机液联合仿真模型,进行悬臂水平和垂直摆动的运动学分析及逆运动学求解,提出根据截割头在机身坐标系中的坐标,经运动学逆解生成回转与升降液压缸的目标位移,再经回转与升降两个电液比例闭环控制系统实现对截割头运动轨迹控制的新方法。以矩形断面为例,提出了类S形截割路径规划,进行了截割头运动轨迹的跟踪控制仿真和给定断面参数的自动截割控制仿真。仿真结果表明:截割头轨迹跟踪控制仿真最大误差为3.52 mm,具有较高的控制精度。

    • 废塑料薄膜分层振动分选机制和仿真优化研究

      2023, 51(8):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.022

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:废塑料回收利用对于碳达峰和碳中和有积极的推进作用,振动分选技术是废塑料高精度分选关键技术。根据不同种类废塑料薄膜特性,分析振动分选机制,确定了合适的振动分选机构,提出分层振动分选技术,建立废塑料薄膜在振动分选机上的ADAMS仿真优化模型,优化振动床的运动参数和结构参数,使振动分选机构长度减少11%以上,宽度减少50%,节省了分选系统的制造成本。通过ANSYS模态分析验证了该分层振动分选样机的稳定性。对样机零部件进行了轻量化设计,减轻设计质量20%以上。构建了结构样机模型,为实际样机设计制造奠定了基础。

    • 运载火箭牵制释放装置设计与动力响应仿真研究

      2023, 51(8):141-144. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.023

      摘要 (48) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:国外运载火箭普遍采用牵制释放发射技术实现火箭起飞时刻的力控制,从而提高发射安全性和可靠性。牵制的可靠性和释放的响应速度决定火箭发射的成败。针对液压驱动连杆式牵制释放装置案例,深入研究构建机构参数化模型,并完成液压驱动系统设计,进行了基于ADAMS和AMESim的联合仿真,对装置释放相关特性进行系统研究,获得释放特性曲线,对运载火箭牵制释放装置设计有一定参考价值。

    • 微细电解铣削加工技术研究进展及展望

      2023, 51(8):145-149. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.024

      摘要 (116) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:微细电解铣削加工技术具有工具电极无损耗、加工柔性高、与工件材料硬度无关等特点,在金属微结构器件制造领域展现出极具诱惑力的应用前景。通过综合国内外文献资料,按照不同的电解液供给方式介绍微细电解铣削加工技术的研究进展,分析微细电解铣削加工相关技术研究中存在的不足,并展望该领域的未来发展趋势。

    • 活塞式标准体积管发展现状

      2023, 51(8):150-158. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.025

      摘要 (91) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:标准体积管是一种常见的检定液体流量计的流量标准装置,其结构简单、使用方便、应用广泛,特别适合现场校准,但目前仍缺乏对体积管发展现状进行系统梳理的研究。针对此问题做了深入的文献调研,主要研究内容为:回顾国内外标准体积管的发展历程;简述标准体积管的基本原理和应用场景;对比分析不同类型体积管的性能特点;归纳了体积管的未来发展方向,为下一代体积管技术研发提供参考。

    • 基于遗传算法优化BP神经网络的液压系统故障诊断

      2023, 51(8):159-164. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.026

      摘要 (62) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压系统作为控制和动力传输设备的核心部件,在现代工业生产机械中被广泛应用,准确诊断其故障具有提高生产效率和保障工作安全性等重要的工程意义。液压系统一旦发生故障往往是多故障同时出现,传统BP神经网络故障诊断算法往往不能满足多故障诊断准确率,提出一种基于遗传算法改进BP神经网络(GA-BP)的液压系统故障诊断方法,针对不同采样频率下多传感器信息融合的液压系统3种典型的故障模式进行对比分析。结果表明:GA-BP故障诊断算法相对于传统的BP神经网络具有更好的诊断性能。

    • 信号转换装置卡滞故障分析与改进

      2023, 51(8):165-170. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.027

      摘要 (37) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某信号转换装置在试验过程中出现卡滞故障的情况,建立故障树。对于每个故障分支进行机制分析和故障排查,确定故障原因是锁制机构中摇臂与信号转换装置顶杆之间存在夹角,对顶杆产生侧向力,信号转换装置设计时未考虑侧向力的影响;经历多次解锁动作后,信号转换装置顶杆磨伤壳体内孔表面,摩擦因数异常,造成推动信号转换装置顶杆的运动阻力增加,最终导致出现信号转换装置顶杆卡滞故障。通过对信号转换装置结构采取增加支撑长度、减小壳体和顶杆的配合间隙、增大壳体和顶杆轴端搭接量等措施可解决该问题。经试验验证,措施有效。

    • 航空发动机液压管路疲劳寿命预测模型研究

      2023, 51(8):171-175. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.028

      摘要 (70) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为较为准确地评估航空发动机液压管路的疲劳寿命,提出一种疲劳寿命预测模型。该模型重点计算一个循环周期内载荷对液压管路造成的损伤,在此基础上,建立液压管路危险点处的应力与疲劳寿命之间的解析关系式。将该模型用于某型航空发动机外部液压管路疲劳寿命的计算,并将该理论计算结果与有限元仿真结果进行对比,验证了该疲劳寿命预测模型的有效性。

    • 多尺度代价敏感卷积神经网络的轴承故障诊断

      2023, 51(8):176-181. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.029

      摘要 (52) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对滚动轴承故障诊断过程中因采集数据不平衡而导致诊断精度下降的问题开展研究。面向原始一维振动信号多尺度复杂性的特点,提出一种基于多尺度代价敏感卷积神经网络的不平衡故障诊断方法。构建串并联结构的多尺度一维卷积特征提取层,通过设计不同卷积层的连接方式和选取不同的卷积核大小实现多特征提取;利用注意力机制自适应设置Adacost代价敏感损失函数的代价矩阵,实现权重的自适应分配。通过在多种不平衡比率的西储大学轴承数据集上的实验表明:该方法能有效提升模型在不同不平衡数据集中的分类性能,且具有更强的泛化能力。

    • 基于三维图形的T型逆变器故障诊断

      2023, 51(8):182-187. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.030

      摘要 (36) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了进一步提升三电平逆变器的可靠性,提出一种利用三维图形进行故障特征提取的方法。以T型逆变器为研究对象,通过测量T型逆变器输出的各相电压,得到A、B、C三相电压波形,利用三相电压绘制三维椭圆环,通过计算三维椭圆环的质心、平均半径以及偏差向量的平均值和标准差来获得故障特征值;为了提升故障诊断的准确性,利用哈里斯鹰优化算法优化支持向量机分类器参数并进行故障诊断,从而实现对T型三电平逆变器单管及双管故障的准确诊断。通过仿真实验验证了提出的特征提取技术及故障诊断方法的有效性和准确性,实验结果表明:所提方法计算简单,故障诊断精度高。

    • 高氮不锈钢滚轮滚针轴承外圈动载失效原因分析

      2023, 51(8):188-193. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.031

      摘要 (29) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:国内某轴承厂开发某型号滚轮滚针轴承,在动载试验过程中出现外圈开裂失效的问题,针对该问题进行分析。采用金相显微镜、维氏硬度计、扫描电镜等检测分析手段,从多个方面分析轴承失效的原因。结果表明:锻车滚轮滚针轴承金相组织中的网状碳化物存在,大大增加了材料脆性,使得外圈在轴承运转中、外力作用下快速脆性开裂;从断口形貌分析,开裂断口处是以脆性断裂为主、塑性断裂为辅;从扫描电镜EDS能谱分析知,轴承外圈基体和二次析出相中含氮化合物大量流失导致的氮元素含量过少,是造成其脆性断裂的主要原因。因此,滚轮滚针轴承外圈开裂失效原因为网状碳化物存在与氮元素含量流失所引起的脆性断裂。

    • 基于卷积神经网络的高速列车抗蛇行减振器故障诊断

      2023, 51(8):194-199. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.032

      摘要 (53) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于抗蛇行减振器在服役过程中发生故障会严重威胁到列车的运行安全,提出一种基于卷积神经网络的抗蛇行减振器故障诊断方法。采集的阻尼力信号通过短时傅里叶变换得到时频图谱,并将其划分为训练集和测试集;然后将训练集输入卷积神经网络模型中,进行训练样本信号的特征提取工作,通过前向传播和反向传播方式得到卷积神经网络的具体模型,并通过多次迭代更新网络参数;最后,将训练好的模型用于测试集,获得蛇行减振器故障诊断的准确率。为了验证模型的有效性,选用正常状态、启动不良和锯齿波故障数据作为实验验证,结果表明:该方法不仅避免了传统诊断方法需要人工提取特征带来的问题,且具有较好的诊断效果。

    • 改进小波阈值去噪和胶囊直连网络的轴承故障诊断

      2023, 51(8):200-204. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.033

      摘要 (62) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为轴承故障诊断依据,振动传感器采集的信号易受工作环境噪声干扰。为更加准确提取特征信息,采用改进传统小波阈值去噪方法,利用中间比例系数过渡方法,将传统硬阈值和软阈值结合,信号去噪更加平滑有效。去噪后的信号进行二维短时傅里叶变换,得到二维时频域数据结构。通过胶囊注意力方式改进ResNet网络直连结构,从而得到更好的分类模型Capsut-ResNet。通过对比去噪前后和不同注意力模型结构,证明了方法的有效性,能够实现更高的准确率。

    • 基于小波与EMD的EHA液压缸内泄故障诊断研究

      2023, 51(8):205-212. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2023.08.034

      摘要 (47) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效地诊断出内泄故障,通过EHA实验台模拟出不同故障等级的EHA双杆液压缸的内泄漏。在相同控制信号输入下采集液压缸腔室内压力信号,使用小波与EMD分解2种方法分别对健康模式与故障模式下腔体内压力信号进行分解,得到压力信号的一级和二级高频小波系数及一级IMF函数,完成特征提取。通过多组实验求得特征提取后的均方根值,实现了EHA液压缸内泄漏故障与故障等级的离线诊断,并对比了不同诊断方法的诊断效果。结果表明:压力信号的一级IMF函数诊断效果最佳,一级高频小波系数诊断效果最差。

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