导师谈金祝简介-南京工业大学机械与动力工程学院

Journal of Mechanical Strength2023,45(4):778-784DOI :10.16579/j.issn.1001.9669.2023.04.003∗20211123收到初稿,20211221收到修改稿㊂国家自然科学基金联合项目(U1733108)资助㊂∗∗尚志武,男,1977年生,天津人,汉族,天津工业大学机械工程学院教授,博士,博士研究生导师,主要研究方向为机械设备故障诊断与健康管理㊂滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析∗MODELING AND ANALYSIS OF LOCAL FAILURE GRADUALDYNAMICS OF ROLLING BEARING INNER RING尚志武∗∗1,2㊀庞海玉1,2㊀高茂生1,2㊀刘静宇1,2(1.天津工业大学机械工程学院,天津300387)(2.天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300387)SHANG ZhiWu 1,2㊀PANG HaiYu 1,2㊀GAO MaoSheng 1,2㊀LIU JingYu 1,2(1.School of Mechanical Engineering ,Tiangong University ,Tianjin 300387,China )(2.Tianjin Key Laboratory of Modern Mechanical and Electrical Equipment Technology ,Tiangong University ,Tianjin 300387,China )摘要㊀当滚动轴承内圈出现局部故障时会产生复杂的振动响应,从滚动轴承内圈实际故障形貌的渐变性和非规则性的客观实际出发,引入位移激励函数定性分析滚动体通过故障区域时球心位置的渐变规律,采用随机数列表征故障底部形貌非规则性的特点,综合考虑轴承的径向载荷和滚动体通过故障区域时的打滑率等因素,建立了一种内圈局部故障渐变的轴承动力学模型㊂通过对比分析不同转频条件下实验和仿真数据的故障特征频率值,验证了局部故障渐变动力学模型的准确性㊂关键词㊀故障渐变㊀位移激励函数㊀随机数列㊀滑动率㊀故障特征频率中图分类号㊀TH133Abstract ㊀When the rolling bearing has a local fault,it will produce a complex vibration response.From the objectivereality and irregularity of the inner ringᶄs actual fault shape,the displacement excitation function is introduced to qualitatively analyze the gradual change of the ball position when it passes through the fault area,and a random number sequence is used to list the characteristics of the irregularity of the bottom.Considering the radial load of the bearing and the slipping phenomenon of the balls through the fault area,a bearing inner ring dynamics model of the local gradient fault is established,and the accuracy of the model is verified by comparing and analyzing the characteristic frequency values of the fault under different rotational conditions.Key words㊀Failure gradient ;Displacement excitation function ;Random number sequence ;Sliding ratio ;Fault characteristic frequencyCorresponding author :SHANG ZhiWu ,E-mail :shangzhiwu @ ,Tel :+86-22-83955258,Fax :+86-22-83955258The project supported by the National Natural Science Foundation of China (No.U1733108).Manuscript received 20211123,in revised form 20211221.0㊀引言㊀㊀滚动轴承是旋转机械中实现运动传递和承受载荷的关键零部件㊂实际工况条件下,由于轴承长时间的运转,内圈滚道受到滚动体周期性冲击的影响极易出现局部故障,从而影响机械设备的正常工作㊂轴承故障动力学分析是深入了解轴承故障特征的重要途径之一,因此建立有效的㊁符合工程实际的滚动轴承内圈局部故障动力学模型对预测滚动轴承早期故障,减少由故障导致的经济损失,深入研究轴承的故障机制及其振动响应显得尤为重要㊂当前,针对滚动轴承内圈局部故障动力学建模问题,国内外学者做了大量的研究㊂MCFADDEN P D 等[1]采用周期性的脉冲序列来表征滚动轴承局部故障产生的冲击激励,建立局部单点缺陷振动响应模型㊂HO D 等[2]在此基础上进一步扩展了模型,通过在时间间隔上引入微小的随机变化来代替固定周期的冲击序列,以获得更加准确的振动响应信号㊂PATIL M 等[3]将局部故障定义为三角形㊁矩形和半正弦函数来模拟轴承单点故障产生的冲击激励㊂张慧玲等[4]将局部故障激㊀第45卷第4期尚志武等:滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析779㊀㊀励表示为与故障尺寸相关的矩形函数形式㊂LIU J 等[5]基于分段函数建立了与球轴承滚道表面局部尺寸相关的球轴承局部故障动力学模型㊂黄文涛等[6]在Hertz 接触理论的基础上引入与转速相关的撞击力作用,与轴承的尺寸参数以及故障特征结合,建立了局部故障的仿真模型㊂涂文兵等[7]采用显式动力学法对滚动轴承运转过程的非线性动态接触进行了详细的分析,获得了轴承内部各个组件在应力作用下的动态变化规律㊂以上研究将内圈局部故障定义为恒定的位移激励或者力激励,未考虑滚动体经过故障区域时接触变形量渐变释放的客观规律㊁轴承本身的载荷以及滚动体的打滑等因素,对于阐述故障条件下滚动轴承的振动机制有一定的局限性㊂本文在总结国内外研究工作的基础上,详细分析了滚动体经过故障区域时球心相对位置的变化,综合考虑外部载荷及滚动体的滑动率因素,在给出渐变位移激励函数计算方法和非规则故障的表征方法的基础上,建立了滚动轴承内圈局部故障渐变动力学模型,为滚动轴承的故障诊断提供了理论依据㊂1㊀内圈局部故障渐变动力学模型1.1㊀系统建模㊀㊀滚动轴承一般和转子构成一个较为复杂的非线性动力学系统㊂根据轴承结构特性,本文建立轴承系统动力学模型如图1所示,主要假设如下:1)滚动体和滚道间的弹性接触满足赫兹理论;2)忽略各部件转动惯量㊁阻尼力的影响;3)轴承在xOy 平面内运行,内圈与轴同步转动,外圈保持不动;4)忽略弹性流体的阻尼和刚度㊂图1㊀滚动轴承模型示意图Fig.1㊀Schematic diagram of the rolling bearing model仅考虑轴和内圈的水平位移x i 和竖直位移y i ,外圈和轴承座的水平位移x o 和竖直位移y o ,将滚动轴承等效为四自由度非线性弹簧阻尼系统㊂在模型中,O 为轴承的几何中心,Q 为径向负载,ωc 为保持架的转动频率㊂基于刚性套圈假设理论[8]可得,滚动轴承四自由度动力学微分方程为M i X ㊆(t )+C i X ㊃(t )+K i X (t )=-ðNi =1KF i sin θi +㊀㊀㊀㊀eM i ω2cos(ωt )M o X ㊆(t )+C o X ㊃(t )+K o X (t )=-ðNi =1KF i sin θi +M i gM iY ㊆(t )+C i Y ㊃(t )+K i Y (t )=ðNi =1KF i cos θi M o Y ㊆(t )+C o Y ㊃(t )+K o Y (t )=ðNi =1KF i cos θi +M o gìîíïïïïïïïïïïïï(1)式中,M i 为内圈和轴的集中质量;M o 为外圈与轴承基座的集中质量;C i ㊁C o 为阻尼系数;e 为转子质量偏心;K i ㊁K o 分别为内㊁外圈连接刚度系数;K 为等效接触刚度;F i 为弹性恢复力;N 为滚动体个数;ω为转子的转速;g 为重力加速度;θi 为第i 滚动体的角位置㊂1.2㊀接触力计算㊀㊀轴承工作状态下,内圈随转轴一起旋转,外圈固定在轴承座上保持不动㊂一定负载情况下,轴承的滚动体在保持架的带动下通过载荷区时会产生相应的激励振动[9],发生弹性变形,产生非线性弹性力,轴承也会由于弹性力造成的不平衡激励而产生强迫振动㊂由非线性赫兹接触理论可得第i 个滚动体与滚道之间产生的弹性恢复力为F i =KH (δi )δ1.5i(2)式中,δi 为弹性变形量;H (δi )为判断函数,为H (δi )=1㊀δi >00㊀δi ɤ0{(3)㊀㊀系统产生的弹性变形量与内外圈的相对位移㊁径向游隙及内圈局部故障产生的接触间隙H 有关,第i个滚动体与滚道间弹性变形量δi 为δi =(x i -x o )sin θi +(y i -y o )cos θi -γ-H (4)式中,γ为轴承径向游隙;第i 个滚动体的位置θi 为θi =2π(i -1)N+ωc t (5)㊀㊀当滚动体与轴承内外圈在载荷区域发生接触变形即δi >0时,滚动体和滚道间才会产生接触力F i ,而且每个滚动体产生的接触力F i 随其角位置的改变而变化㊂因此,总的接触力在x 轴和y 轴方向的合力分别为F ix =ðNi =1KH (δi )δ1.5i sin θiF iy =ðN i =1KH (δi )δ1.5i cos θi ìîíïïïï(6)1.3㊀内圈局部故障渐变模型㊀㊀滚动体经过故障区域时与内外圈的弹性变形量发㊀780㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀生变化,最终导致赫兹接触力的改变㊂因此,基于模型的故障建模,本质上是通过游隙的瞬时变化来表征故障㊂图2为轴承内圈局部故障示意图,其中ϕi 为内圈局部故障的中心角㊂图2㊀轴承内圈局部故障示意图Fig.2㊀Schematic diagram of partial failure of bearing inner ring1.3.1㊀位移激励函数模型㊀㊀目前,通常将局部故障模型理想化为矩形缺口[图3(a)],滚动体进入故障区域时会瞬间释放全部变形量,接触底部时变形量等于故障深度且保持不变,离开故障区域时又会瞬时重新获得接触变形量㊂考虑到轴承内圈局部故障形貌的客观规律,滚动体进入和离开故障区域的过程中,接触变形量的释放和获得应该是一个渐变释放的过程[10]㊂图3㊀故障模型示意图Fig.3㊀Schematic diagram of fault model本文将滚动体进入和离开故障区域时的路径简化假设为弧线缺口,如图3(b)所示的故障简化模型,其中ϕL 为局部故障底部的跨度角㊂圆弧线缺口能够准确地反映故障形貌特征,为研究轴承内圈局部故障机制提供一定的理论基础㊂当滚动体进入和离开故障区域时的接触点A ㊁D 处时, ϕ-θi =ϕd i ,此时故障引起的接触变形量为零㊂在接触故障底部的过程中即靠㊀㊀近弧线的最低点B 处时变形量逐渐变大,且在B ㊁C 点处时 ϕ-θi =ϕL /2,在B-C 阶段释放的变形量达到最大㊂假设滚动体进入和离开故障区域的路径关于故障中心对称,接触变形量的改变可以通过定性分析滚动体的球心位置来衡量㊂由于局部故障尺寸相对轴承内圈直径非常小,可将弧线AB 和CD 近似为直线AᶄBᶄ和CᶄDᶄ㊂因此,可以通过引入位移激励函数来定性分析滚动体进入㊁离开故障区域时球心位置的渐变规律㊂1.3.2㊀非规则故障模型㊀㊀滚动体接触到故障区域底部时变形量达到最大,由于故障底部形貌的复杂性,接触变形量不可能恒定不变㊂考虑到故障非规则性的客观规律,采用随机数列的方式模拟故障底部的形貌特征[11],进而改变滚动体通过故障区域时的接触变形量㊂将滚动轴承局部故障的底部简化为均值为0㊁方差为0.1的随机高斯噪声序列,并在此基础上对随机噪声进行低通滤波,以符合滚动体在故障区域的实际运行状态,滤波后的信号如图4所示㊂相较于传统研究意义上的规则凹坑,滤波后的随机数列更能够反映出故障表面形貌不规则性的重要信息㊂图4㊀低通滤波信号(红色)Fig.4㊀Low-pass filtered signal (red)将轴承的内圈滚道进行离散化处理后得到N o 个点,根据内圈局部故障对应的圆心角ϕd i ,及故障区域的位置角ϕi ,可计算出故障周向尺寸B-C 对应的数据长度N b ,因此底部故障引起的轴承间隙变化量H o 为H o =f (h ˑrandn(1,N L ))(7)式中,f 为低通滤波函数㊂1.3.3㊀局部故障渐变模型㊀㊀通过分析滚动体进入和离开故障区域时球心位置的变化,给出位移激励函数定性分析球心位置的渐变规律,采用随机数列表征故障区域底部形貌非规则性的特点,滚动体经过局部故障区域释放的变形量H 为㊀㊀H =1-2ˑ|ϕ-θi |ϕd i ()D b 2-D b 2-L 24+D i 2-D i 24-L 24()éëêêùûúú0ɤmod(θi ,2π)-ϕi <(ϕd i -ϕL )/2H o(ϕd i -ϕL )/2ɤmod(θi ,2π)-ϕo <(ϕd i +ϕL )/21-2ˑ|ϕ-θi |ϕd i()D b 2-D b 2-L 24+D i 2-D i 24-L 24()éëêêùûúú(ϕd i +ϕL )/2ɤmod(θi ,2π)-ϕo <ϕd i 0其他ìîíïïïïïïïï(8)㊀第45卷第4期尚志武等:滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析781㊀㊀式中,D i 为轴承内圈直径;h ㊁L 分别为故障的深度和周向尺寸㊂由于故障尺寸相对于轴承内圈很小,故障对应的圆心角ϕd i 及滚动体与故障底边接触时的弧度长ϕL 分别为ϕd i =2arcsin L D i ʈ2LD i(9)ϕL =arcsinL -2(D b /2)2-(D b /2-h )2D i /2(10)1.4㊀滚动体滑动因素㊀㊀在一定负载条件下,滚动体在保持架的带动下做周期性运动,当负载角度发生改变时,容易出现滚动体的滑移㊂滚动轴承出现局部故障时,这种滑动会导致滚动轴承的振动更加剧烈,最终引起保持架转速的改变,文献[12-13]通过引入均匀分布的随机数进行滑动因素的建模㊂因此,在式(5)的基础上,第i 个滚动体t 时刻在负载区域滑动时的角位置为θi =2π(i -1)N+ωc t +(0.5-rand)ϕs (11)式中,ϕs 为滚动体相位偏差,ϕs 的范围为0.01~0.02rad㊂2㊀实验验证㊀㊀为验证内圈局部故障的滚动轴承动力学模型的合理性,实验所用轴承为6205型号滚动轴承,主要参数如表1所示㊂当滚动轴承存在局部故障时,运行过程中,伴随滚动体周期性的转动,会产生相应的振动冲击响应[14-15]㊂这些冲击响应是由特定的通过频率产生,频率的大小取决于轴承的参数和转速,滚动轴承内圈故障特征频率f i 为f i =nN2ˑ601+D b cos αD h()(12)式中,n 为轴承转速㊂表1㊀6205型滚动轴承主要参数Tab.1㊀Main parameters of 6205type rolling bearing图5㊀内圈局部故障振动加速度响应Fig.5㊀Local fault acceleration response of inner ring2.1㊀内圈局部故障仿真及实验分析㊀㊀本研究设定转子的初速度为0m /s,内圈故障尺寸的周向宽度L =4mm,深度h =0.2mm㊂运用四阶Runge-Kutta 法,对式(1)进行求解,获取轴承在故障条件下的振动响应频率,图5(a)㊁图5(b)所示为模型仿真结果㊂由式(12)可知,转速为1500r /min 条件下,内圈故障特征频率f i =128.7Hz㊂图5(a)为故障条件下模型仿真的时域图㊂由图5(a)能明显看到,离心力和内圈局部故障对轴承系统产生的冲击作用,存在周期性冲击响应的特征,振动加速度因受到冲击而突然变大㊂相邻两个冲击之间的时间间隔T ʈ0.0076s,对应频率为130.2Hz,与理论故障频率的相对误差为1.2%;图5(b)所示为仿真振动信号的包络谱,在包络谱中,明显地观察到故障特征频率f i =130.2Hz 及其倍频成分,故障特征频率的幅值最大且随着频率增加,幅值逐渐减小,说明了内圈局部故障渐变动力学模型的合理性㊂为验证轴承内圈局部故障渐变动力学模型的准确㊀782㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀性,用含有同样故障尺寸的轴承替代转子系统中正常轴承,采集系统的振动加速度信号,并对测得的数据进行时频域分析,实验台设备及测试轴承如图6所示㊂图6㊀轴承实验台设备Fig.6㊀Bearing test bench equipment在恒定转速1500r /min 的条件下,对内圈含有故障的滚动轴承进行振动信号的采集,实验结果如图5(c)㊁图5(d)所示㊂图5(c)为内圈局部故障的实验振动信号的时域图,从中同样可以看出振动信号存在明显的周期性冲击现象;图5(d)所示为实验信号的包络谱,其中故障特征频率f i =133.4Hz 清晰可见,故障特征频率与仿真结果的相对误差为2.4%,误差产生的原因与预紧力㊁冲击力等因素有关㊂表2反映故障渐变动力学模型的仿真数据的故障特征频率值㊁理论故障特征频率值㊁实验数据故障特征频率值之间的误㊀㊀差关系㊂上述分析说明所建模型具有较高的准确性,故该模型可用于内圈局部故障轴承振动响应特性的分析与研究㊂2.2㊀不同转速状态下振动响应的仿真及实验分析㊀㊀为进一步验证本文所建模型的准确性,同一条件下通过改变轴承的转速研究轴承系统的振动响应特性㊂图7所示为在轴转速为500r /min㊁1000r /min㊁2000r /min 条件下,内圈故障周向尺寸为4mm,径向载荷保持不变条件下的滚动轴承实验和仿真数据的包络谱㊂其中轴承系统的转频㊁故障特征频率及其倍频成分清晰可见㊂而且同一工况下,轴转速越高,故障特征频率幅值越大㊂表3反映出不同转速下仿真数据和实验结果的故障特征频率的误差分别为0.9%㊁1.1%和1.8%㊂2.3㊀与传统故障动力学模型的对比分析㊀㊀为进一步验证内圈故障渐变动力学模型的有效性,图8所示为不同转速下条件下,传统矩形故障动力学模型实验数据㊁局部故障渐变模型的仿真数据故障特征频率值的误差分析结果㊂其中,RAT 表示传统故障模型仿真数据的故障频率值和实验数据的故障特征频率值的相对误差,RAG 表示局部故障渐变模型仿真数据的故障频率值和实验表2㊀仿真与实验㊁理论故障特征频率值对比Tab.2㊀Comparison of simulation ,experimental ,and theoretical fault characteristic frequency values仿真数据Simulation data /Hz 实验数据Experimental data /Hz 理论计算值Theoretical value /Hz 仿真与理论值误差Error between simulation and theoretical values /%仿真与实验值误差Error between simulation and experiment values /%理论与实验值误差Error betweenexperimental and theoreticalvalues /%130.2133.4128.71.12.43.7图7㊀不同转速下仿真数据及实验数据Fig.7㊀Simulation data and experimental data at different speeds㊀第45卷第4期尚志武等:滚动轴承内圈局部故障渐变动力学建模与分析783㊀㊀表3㊀不同工况下仿真和实验故障特征频率值Tab.3㊀Simulation and experimental fault characteristic frequency values under different working conditions转速Rotating speed /(r /min)仿真模型故障特征频率Simulation model fault characteristic frequency /Hz实验数据故障特征频率Test data fault characteristicfrequency /Hz相对误差Relative error /%50043.6440.910009088.98 1.12000168.5165.5 1.8图8㊀不同转速下轴承的故障特征频率值Fig.8㊀Characteristic frequency value of bearing faultsunder different speeds数据的故障特征频率值的相对误差㊂由图8可以清楚地看到,转速从500r /min 增加到2000r /min 过程中,相比传统的故障模型,局部故障渐变动力学模型仿真数据的故障特征频率值与实验数据的故障特征频率值的误差值更小,能够有效地模拟故障条件下滚动轴承的振动特性㊂2.4㊀局部故障深度的影响㊀㊀设滚动轴承转速为1500r /min,轴承内圈局部故障的周向宽度L =4mm,图9中a 3㊁a 2㊁a 1分别表示局部故障渐变深度h 分别为0.1mm㊁0.3mm㊁0.5mm 时加速度变化曲线㊂由图9可以明显地看出,当故障深度h =0.5mm 时滚动轴承的振动幅值达到最大,其次是h =0.3mm,当故障深度h =0.1mm 时振动幅值最小㊂因此,当故障深度增加时,加速度的幅值会显著增大,速度的瞬时改变也会导致滚动体对局部故障的冲击力明显增大㊂图9㊀内圈故障深度对振动加速度的影响Fig.9㊀Influence of inner ring fault depth on vibration acceleration3㊀结论㊀㊀以滚动轴承内圈局部故障为研究对象,建立了一种轴承内圈故障渐变动力学模型,并进行了实验验证㊂本研究的主要结论总结如下:1)针对滚动轴承内圈故障特点,给出了接触变形量渐变释放的计算方法,定量分析了滚动体进入及离开故障区域时球心位置的渐变规律;采用随机数列表征了故障底部形貌非规则性的特点,准确地还原了故障底部形貌特征㊂综合考虑滚动体经过故障区域时的滑动率等因素,建立了一种轴承内圈故障渐变动力学模型㊂2)不同工况下的实验数据与轴承内圈故障渐变动力学模型求解得到的仿真信号进行对比分析,验证了局部故障渐变模型的准确性,与传统故障模型相比,局部故障渐变模型与实验数据的误差值更小,且振动加速度具有明显的周期性,随着故障深度的增加振动加速度的幅值明显增大㊂此外,故障激励条件下,滚动轴承振动机制的影响因素较多,其中滚动体通过故障区域时由于速度的突变而引起的冲击激励,不仅会破坏轴承的旋转精度,还会导致油膜破损㊂因此建立更为精确的完全动力学方程在后续工作中需要进一步的深入和完善㊂参考文献(References )[1]㊀MCFADDEN P D,SMITH J D.Model for the vibration produced bya single point defect in a rolling element bearing [J].Journal of Sound and Vibration,1984(96):69-82.[2]㊀HO D,RANDALL R B.Optimisation of bearing diagnostictechniques using simulated and actual bearing fault signals [J ].Mechanical Systems Signal Processing,2000,14(5):763-788.[3]㊀PATIL M,MATHEW J,RAJENDRAKUMAR P,et al.A theoreticalmodel to predict the effect of localized defect on vibrations associated with ball bearing[J].International Journal of Mechanical Sciences,2010(52):1193-1201.[4]㊀张慧玲,吕福玲.滚动轴承点蚀故障动力学建模与仿真[J].机械强度,2019,41(4):821-827.ZHANG HuiLing,LÜFuLing.Dynamic modeling and simulation of rolling bearing with pitting failure [J ].Journal of MechanicalStrength,2019,41(4):821-827(In Chinese).[5]㊀LIU J,SHAO Y M,ZHU W D.A new model for the relationshipbetween vibration characteristics caused by the time-varying contact㊀784㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀stiffness of a deep groove ball bearing and defect sizes[J].Journal ofTribology,2015,137(3):031101.[6]㊀黄文涛,董振振,孔繁朝.引入撞击力的滚动轴承内圈故障振动模型[J].振动与冲击,2016,35(17):121-126.HUANG WenTao,DONG ZhenZhen,KONG FanChao.Vibrationmodel of rolling element bearings with inner race faults consideringimpact force[J].Journal of Vibration and Shock,2016,35(17):121-126(In Chinese).[7]㊀涂文兵,罗㊀丫,王朝兵,等.基于显式动力学的深沟球轴承弹性接触动态应力研究[J].机械强度,2016,38(6):1243-1247.TU WenBing,LUO Ya,WANG ChaoBing,et al.Investigation onelastic contact dynamic stress of a deep-groove ball bearing based onexplicit dynamics[J].Journal of Mechanical Strength,2016,38(6):1243-1247(In Chinese).[8]㊀JONES A.A general theory for elastically constrained ball and radialroller bearings under arbitrary load and speed conditions[J].Journalof Basic Engineering,1960,82(2):309-320.[9]㊀张晓蓉,谷彦龙,颉成利,等.两自由度赫兹接触碰撞振动系统的动力学研究[J].机械强度,2020,42(4):805-810.ZHANG XiaoRong,GU YanLong,XIE ChengLi,et al.Dynamics ofa two-degree-of-freedom nonlinear hertz contact impact vibrationsystem[J].Journal of Mechanical Strength,2020,42(4):805-810(In Chinese).[10]㊀徐可君,董芳华,秦海勤.有局部故障的滚动体中介轴承动力学建模及仿真研究[J].振动与冲击,2016,35(2):104-109.XU KeJun,DONG FangHua,QIN HaiQin.Dynamics modeling andsimulation on intershaft bearing with local defect rolling element[J].Journal of Vibration and Shock,2016,35(2):104-109(InChinese).[11]㊀王㊀震,杨正伟,何浩浩,等.非规则轴承故障的动力学建模与仿真[J].北京航空航天大学学报,2021,47(8):1580-1593.WANG Zhen,YANG ZhengWei,HE HaoHao,et al.Dynamic modelingand simulation of irregular bearing failure[J].Journal of BeijingUniversity of Aeronautics and Astronautics,2021,47(8):1580-1593(In Chinese).[12]㊀白晓波,吉晓民,郭㊀磊.内外圈轴线相对倾斜时的滚针轴承载荷分布研究[J].机械强度,2014,36(2):216-221.BAI XiaoBo,JI XiaoMin,GUO Lei.Research on load distribution inneedle roller bearings as inner and outer ring misalignment[J].Journal of Mechanical Strength,2014,36(2):216-221(InChinese).[13]㊀董韵佳.基于动力学仿真和迁移学习的滚动轴承故障诊断方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2019:18-19.DONG YunJia.Investigation of dynamic simulation and transfer learningbased fault diagnosis method for rolling element bearings[D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2019:18-19(In Chinese).[14]㊀涂文兵,杨锦雯,罗㊀丫,等.不同故障程度下的滚动轴承内部接触动态特性分析[J].机械强度,2020,42(4):763-769.TU WenBing,YANG JinWen,LUO Ya,et al.Dynamic characteristicsof internal contact of rolling bearings under different degrees offailure[J].Journal of Mechanical Strength,2020,42(4):763-769(In Chinese).[15]㊀徐㊀东,徐永成,陈㊀循,等.单表面故障的滚动轴承系统非线性动力学研究[J].机械工程学报,2010,46(21):61-68.XU Dong,XU YongCheng,CHEN Xun,et al.Research on nonlineardynamics of a single surface defect in rolling element bearing systems[J].Journal of Mechanical Engineering,2010,46(21):61-68(InChinese).。

摩擦因数对回转支承动态特性的影响何培瑜;洪荣晶;王华【摘要】基于ABAQUS建立回转支承局部三维有限元模型,将有限元计算的滚动体滚动速度与理论计算对比,检验出仿真的合理性,同时对回转支承进行动态分析,研究摩擦因数对回转支承应力应变和疲劳寿命的影响.仿真的结果和赫兹理论对比表明:摩擦力的作用使后接触区的应力大于前接触区的应力,应力中心不完全关于接触点对称分布,随着摩擦因数增大,次表层的最大应力有向滚道表面移动趋势.反映出回转支承的滚道的疲劳损伤萌生随着润滑效果的变差而变浅,为进一步分析回转支承的疲劳失效原因和动态优化设计提供理论依据.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】7页(P45-51)【关键词】回转支承;动态分析;摩擦因数【作者】何培瑜;洪荣晶;王华【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800【正文语种】中文【中图分类】TH117.1回转支承是近几十年快速发展起来的机械关键零部件,可实现两结构相对回转和传递载荷的功能。

与一般滚动轴承相比,其可承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩,而且结构尺寸小、中间空间大,工作时具有回转阻力小、转动灵活、结构简单紧凑、安装和维护方便等优点。

因此回转支承应用十分广泛,从最早的挖掘机和起重机,逐渐发展到其他领域。

主要应用在起重机械(港口起重机、汽车起重机、塔式起重机)、工程机械(挖掘机)、化工机械、医疗设备、军事装备(雷达、坦克等)、风力发电设备和娱乐设施等领域[1]。

国内外学者对动态分析做了很多研究。

李华帅[2]采用ADAMS软件,对滚子夹套式回转支承进行刚柔耦合动态仿真分析,得到滚子轮压和分布规律,为回转支承轮压计算提供一种可行方案。

宗海勇等[3]应用ABAQUS建立回转支承局部损伤模型,对工作时进行数值模拟,验证显式动态有限元仿真模型的合理性,对滚道损伤监测具有重要指导意义。

学院职位机械与动力工程学院南京工业大学党委常委、副校长，机电控制学科群首席教授；江苏省工业装备数字化制造与控制技术重点实验室主任南京工业大学博士生导师，江苏省特聘教授，杭州市钱江特聘专家，享受国务院政府特殊津贴专家，机械与动力工程学院院长南京工业大学机械与动力工程学院流体密封与测控技术研究室主能源学院副院长现任机械与动力工程学院副院长，车辆与工程机械研究所所长现任南京工业大学机电一体研究所所长、江苏省工业装备数字化制造及控制技术重点实验室常务副主任；兼任：教育部、江苏省、安徽省、机械工业联合会等多家重点实验室及工程研究中心的专家组成员工学博士，教授，研究生导师南京工业大学过程装备与控制工程系主任，高端过程装备设计制造先进技术团队负责人南京工业大学过程装备与控制工程系副主任，机械工程压力容器协会会员，化学化工协会化工机械专业委员会委员南京工业大学机械与动力工程学院任教教授，硕士生导师，江苏省计量协会流量专业委员会委员、江苏省力学学会会员机械工程系主任，江苏省高校青蓝工程优秀骨干教师，江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室主任助理材料科学与工程学院材料学院院长国家“973”计划项目首席科学家、材料科学与工程学院院长、南京工业大学（宿迁）新材料研究院院长、南京工业大学东海先进硅基材料研究院院长，教育部长江学者和创新计划团队负责人高技术陶瓷研究所所长现任本校材料物理与化学系主任材料学院复合材料系主任，复合材料研究所所长南京工业大学材料科学与工程学院党委书记，材料化学工程国家重点实验室副主任，南京工业大学现代分析中心常务副主任微波材料研究所所长现任材料科学与工程实验教学中心副主任、材料学院教工第一党支部书记无机材料系副主任姓名课题方向巩建鸣过程设备结构完整性技术、高温强度和寿命评价技术以及先进材料与结构力学行为研究，涉及材料、机械、化工、力学等多学科交叉研究朱跃钊先进能源装备技术、科技与社会凌祥主要从事新能源技术与装备、过程强化与节能环保装备技术、紧凑式热交换器、微通道热交换器、特种表面处理技术、特种连接技术（钎焊、扩散焊）、高温蠕变损伤与断裂等研究。

南京工业大学机械与动力工程实验教学中心
佚名
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2014(33)9
【摘要】南京工业大学机械与动力工程实验教学中心由机械基础、过程装备与控制工程、机械工程及自动化等6个综合实验平台构成，含20个实验室，是江苏省实验教学示范中心。

机械与动力工程实验教学中心现有专职实验教师26人，兼职实验教师15人，实验技术人员6人，其中教授20人，副教授、高工19人，具有博士学位的19人。

【总页数】2页(PI0003-I0004)
【关键词】南京工业大学;实验教学;机械基础;动力工程;综合实验平台;教学示范中心;实验技术人员;实验教师
【正文语种】中文
【中图分类】TH11-4
【相关文献】
1.建设热能与动力工程实验教学中心的探索与实践 [J], 孙欢;贾功利;侯其考
2.动力工程及工程热物理实验教学中心的建设与实践 [J], 高丽丽
3.能源与动力工程实验教学中心的建设
——以东莞理工学院为例 [J], 杨小平;王文豪;郭晓娟
4.热能与动力工程实验教学中心(一) [J],
5.热能与动力工程实验教学中心(二) [J],
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基于神经网络的螺旋桨敞水性能预测
翟鑫钰;陆金桂
【期刊名称】《南京工业大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(44)3
【摘要】为了快速预测螺旋桨的敞水性能,提出了一种基于神经网络的螺旋桨敞水性能预测方法。

首先,采用CFD软件进行螺旋桨敞水性能数值计算;然后,将计算所得的42组数据作为学习样本,随机选择其中的80%作为误差反向传播算法(BP)神经网络模型的训练集,其余20%作为验证集;最后,通过数值实验来研究神经网络的隐含层节点数、学习精度和神经网络模型准确性之间的关系,以获取准确性最高的神经网络模型。

以AU型5叶螺旋桨的敞水效率实验结果来验证神经网络预测结果的准确性,结果表明:神经网络预测值的平均相对误差为2.8%,可满足快速、准确预测敞水性能的要求。

【总页数】7页(P291-297)
【作者】翟鑫钰;陆金桂
【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK73
【相关文献】
1.CFD敞水螺旋桨性能计算分析
2.基于ISO GUM的螺旋桨敞水试验不确定度分析方法研究
3.基于自研CFD求解器的螺旋桨敞水数值模拟方法研究
4.基于
RANSE的螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究5.基于高维优化的RBF神经网络螺旋桨性能预测
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步冷试验法预测2.25Cr-1Mo钢回火脆性
谈金祝;黄文龙
【期刊名称】《南京化工大学学报》
【年(卷),期】1998(20)A12
【摘要】对在加氢反应器内运行近５ａ的２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢试块进行了２次步冷试验，评定了２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢的回火脆性。

结果表明，对已经回火脆化的２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢试块不适宜用步冷试验来预测其进一步的回火脆化程度。

【总页数】4页(P17-20)
【关键词】2.25Cr-1Mo钢;回火脆化;炼油;加氢装置;反应器
【作者】谈金祝;黄文龙
【作者单位】南京化工大学机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.33;TE966
【相关文献】
1.Auger电子能谱分析方法及其在
2.25Cr-1Mo钢回火脆性中的应用 [J], 谈金祝
2.应力作用下2.25Cr-1Mo钢的回火脆化试验研究 [J], 李高生;周昌玉;张喜亮;朱兵
3.氢与应力联合作用下2.25Cr-1Mo钢回火脆性实验研究 [J], 朱兵;周昌玉
4.步冷试验法预测2.25Cr—1Mo钢回火脆性 [J], 谈金祝;黄文龙
5.加氢反应器用2.25Cr-1MO钢回火脆性控制 [J], 张健泰
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造船门式起重机上支承铰裂纹扩展分析
王宝家;殷晨波;戈文思;鲍蕾
【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(036)006
【摘要】为了研究造船门式起重机柔性支腿上支承铰的裂纹扩展规律,以300
t×43 m A型双梁造船门式起重机为研究对象,对其进行了带裂纹试验分析.根据上支承铰的工作情况,研究了不同裂纹长度与不同载荷下上支承铰的承力情况,并通过断裂力学理论与扩展有限元的方法计算出了3种裂纹形式下的应力强度因子,分析得出了上支承铰的应力强度因子为I-Ⅱ复合型.通过对上支承铰的定量分析,从而得出柔性支腿上支承铰疲劳裂纹扩展的规律,为研究其疲劳寿命提供了理论基础.【总页数】5页(P88-92)
【作者】王宝家;殷晨波;戈文思;鲍蕾
【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.900 t大型造船门式起重机柔性铰修理工艺 [J], 甄春艳
2.造船门式起重机柔性铰装置风险控制研究 [J], 雷佳佳
3.造船门式起重机柔性铰位置纠偏装置的改进 [J], 朱德金;王桂梅
4.基于NASTRAN的造船用门式起重机上小车结构分析 [J], 霍洪瑞
5.造船门式起重机挠性铰的一种加固方案 [J], 乔安邦
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拉伸轴与孪晶界角度对纳米孪晶材料变形行为的影响
张舒;周剑秋;王璐;王英
【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(036)003
【摘要】基于纳米孪晶材料独特的微结构及其内部变形机制,建立了相交于孪晶界剪切变形和平行于孪晶界剪切变形的几何模型,采用有限元模拟的方法分析拉伸轴与孪晶界角度对纳米孪晶材料变形行为的影响.等效塑性应变演化过程表明:即使是相邻的晶粒,它们的应变分布也有很大不同,这都是因为拉伸轴与孪晶界角度的影响.通过合理调整角度,可以有效地延迟剪切带的出现.但是随着孪晶片层厚度的减小,角度的影响越来越薄弱.
【总页数】6页(P26-31)
【作者】张舒;周剑秋;王璐;王英
【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京211800
【正文语种】中文
【中图分类】TB381
【相关文献】
1.孔洞和孪晶界对银纳米线形变行为联合影响的分子动力学模拟 [J], 汪秀秀;赵健伟;余刚
2.不同孪晶界密度银纳米线拉伸形变行为的分子动力学模拟 [J], 孙倩;杨熊博;高亚军;赵健伟
3.孪晶界和温度对纳米多晶铁变形机制影响的模拟研究 [J], 徐金瑾;王鹏;;
4.分子动力学模拟研究孪晶界对单层二硫化钼拉伸行为的影响 [J], 邵宇飞; 孟凡顺; 李久会; 赵星
5.含有{111}织构的纳米孪晶多晶铜在拉伸变形过程中塑性各向异性机制的分子动力学模拟 [J], 张艳秋;江树勇
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