关键词： 齿轮钢   AlN   热塑性   晶粒度   Zr微合金化  

摘要： 齿轮钢渗碳过程常采用AlN控制奥氏体晶粒长大,然而,AlN大量析出将恶化其热塑性和裂纹敏感性,且1050℃高温渗碳时AlN回溶,钉扎作用减弱。通过设计不同AlN浓度积([%Al][%N])以及Zr微合金化的钢种,研究AlN和Zr微合金化对于20Cr系齿轮钢热塑性和渗碳处理奥氏体晶粒长大行为的影响,结果表明:对于20Cr系齿轮钢,提高AlN浓度积会使其热塑性恶化,塑性低谷(750~900℃)向高温区移动。而渗碳过程钢中AlN浓度积较低或Ostwald熟化现象,均会减弱AlN的钉扎晶界效果。因此,将钢中的[%Al][%N]控制在2.9×10^(-4)~5.1×10^(-4)之间偏下限控制较为合适。此外,齿轮钢中的Zr在凝固过程中会优先析出粗大的Zr(C,N),而造成AlN析出量减少,削弱钉扎晶界的效果。故需要对N元素含量进行控制,避免粗大高温析出相的出现对AlN造成影响。

关键词： 阀芯阀座   细牙螺纹   镀铬抗腐蚀   密封填料   调压手柄   紧固螺栓  

摘要： 熔体齿轮泵是一种常用于高温高压输送熔体的设备,但其调压阀及阀芯密封技术存在一些问题,如密封不严、易泄露、阀门调节精度低等.因此,为提高其性能和可靠性,需要对其进行改进.本改进方案取消了调压阀阀芯顶部限流圆柱头,加大了物料流道.将阀座、阀芯配合的粗牙螺纹改为细牙螺纹,提高了阀门调节精度.将阀芯表面作镀铬处理,增加了表面硬度,增强了抗腐蚀性能.将调压手柄由四方型改成六方型,方便使用常用工具对阀门进行调节.更换了填料密封结构和材质,增强了调压阀的密封性能.将阀座紧固螺栓由外六角螺栓改为圆柱头内六角螺栓,维修检修操作更为方便.

关键词： 外啮合齿轮泵   健康状态识别   加速退化试验   贝叶斯长短时记忆网络  

摘要： 液压泵健康状态的精准识别是液压元件预防性维护的一部分。采用贝叶斯算法对长短时记忆网络(Long short-term memorg,LSTM)进行优化,构建一种基于贝叶斯长短时记忆网络(Bayesian-LSTM)的外啮合齿轮泵健康状态识别模型,完成了对外啮合齿轮泵健康状态的识别。首先运用改进的变分模态分解(Improved variational modal,IVMD)方法对蕴含丰富健康信息的样本泵振动信号进行分解重构,基于时域、频域及时频域对重构信号进行特征提取,将所选特征归一化处理后构造了能够表征振动信号的特征矩阵。最后将归纳好的特征矩阵与标签输入到Bayesian-LSTM(以下简称BDL)模型中进行训练,进而得到外啮合齿轮泵健康识别模型,为验证BDL模型在外啮合齿轮泵健康状态识别上的优越性,将其与LSTM模型及RNN模型进行对比。结果表明,BDL模型对样本泵的预测精度达到了98.3%以上,相比LSTM模型及RNN模型优势明显,可以为深度学习在液压元件状态识别的应用提供参考。

关键词： 细高齿   啮合刚度   动态特性   啮合激励  

摘要： 为了研究细高齿齿轮的振动特性,以一对标准齿齿轮和细高齿齿轮为对比研究对象,建立直齿轮传动系统平移-扭转动力学模型;采用有限元方法求解细高齿齿轮的时变啮合刚度,分析了负载对刚度的影响规律;通过Newmark-β时间积分法计算齿轮的振动响应,对比标准齿齿轮和细高齿齿轮传动系统的轴承动载荷及齿轮啮合激励,求解了不同转速下两对齿轮系统的输入、输出轴承动载荷。结果表明,细高齿齿轮啮合为两齿-三齿交替接触,刚度变化减弱;轴承动载荷波动幅值较标准齿大幅降低,啮合频率及其倍频幅值明显下降,轮齿间啮合力减小。

关键词： 齿轮传动   数据库   软件开发   多目标优化  

摘要： 针对我国高性能齿轮传动基础数据管理不规范,齿轮传动数据库和设计软件功能欠缺等问题,设计了高性能齿轮传动数据库软件框架和数据库结构,基于C++语言、Qt应用程序框架和轻量化数据库引擎SQLite开发了高性能齿轮传动数据库软件,并应用于齿轮行业设计分析和生产管理。该软件实现了齿轮材料、工艺、结构、性能等基础数据的高效流程管理和科学数据分析;开发了包括工况分析、寿命预测、轴承选型、结构优化等齿轮传动系统设计模块,实现复杂可变边界条件下齿轮传动系统设计和多目标优化;成功应用于同向平双齿轮传动系统减重、特种车辆重载齿轮数据整理分析等,为高性能齿轮传动行业提供自主可控的有效工具支撑。

关键词： 齿轮传动   双圆弧齿廓   章动传动   齿面接触分析   诱导法曲率   滑滚比   啮合特性  

摘要： 为了准确评估章动式双圆弧锥齿轮副两处啮合区域之间的啮合特点和差异,对表征齿轮传动质量好坏的曲率和相对运动参数进行了理论计算研究。首先,基于齿轮空间啮合原理,推导了双圆弧内、外锥齿轮的齿面参数方程;接着,在此基础上建立了章动传动啮合坐标系,采用齿面接触分析(TCA)方法,得到了无装配误差情况下接触点的运动轨迹;然后,根据微分几何理论推导出了接触点处各类曲率和速度的数学表达式,并根据赫兹(Hertz)弹性接触理论确定了齿面接触区形态;最后,采用算例分析了接触点的主曲率、诱导法曲率、卷吸速度、相对滑动速度和滑滚比等变化趋势及其反映的特性。研究结果表明:椭圆长轴方向诱导法曲率接近0,短轴方向诱导法曲率绝对值较小,由齿面公法矢量方向可知,两啮合区域在传动过程中不发生曲率干涉现象,且具有良好的接触强度;相对滑动速度远小于卷吸速度,这有利于减小磨损;两区域的滑滚比均趋近0,表明传动接近纯滚动;瞬时接触点和齿面接触区均位于啮合齿面中部并沿整个齿宽方向分布,有限元结果与理论计算结果一致。该研究结果可为章动式双圆弧锥齿轮的弹流润滑和磨损分析提供理论基础。

关键词： 齿轮裂纹   时变啮合刚度   行星齿轮   振动响应  

摘要： 基于集总参数法,建立太阳齿轮有裂纹状态下的行星齿轮的动力学模型。提出一种考虑轮齿过渡曲线的啮合刚度改进方法,推导齿轮健康状态和裂纹状态下的时变啮合刚度计算方法,在此基础上求解振动响应。仿真结果表明:当齿根出现裂纹时,齿根的振动响应具有明显的冲击响应特征,且可以获得太阳齿轮故障的特征频率和倍频特性。最后将仿真信号与测试信号进行对比,试验结果与仿真结果吻合性较好,验证了所提动力学模型的有效性。

关键词： 振源分离   齿轮故障特征   时频掩蔽  

摘要： 针对齿轮箱振动信号中存在多源混合问题,提出基于时频掩蔽和振动特征的齿轮箱振源分离算法。算法的主要步骤为:首先通过短时傅里叶变换将时域信号转换为时频谱进行分析,通过最佳比率掩蔽获取齿轮啮合频率特征,其次采用寻峰算法获取混合信号中所有频率成分,结合故障频域特征进一步分离故障成分,通过理想比率掩蔽获取齿轮的调制特征,最后运用短时傅里叶逆变换恢复源信号。通过风电传动试验台信号和实际风电现场振动信号对算法进行验证,结果表明,在已知齿轮转速情况下,所提出的算法可以有效分离源信号并提取故障成分。

关键词： 风电机组   疲劳损伤   齿轮箱   可靠度   疲劳寿命   随机载荷  

摘要： 为探究风电机组齿轮箱高速轴圆柱滚子轴承在服役过程中的疲劳寿命和可靠度变化规律,以新疆达坂城风场年度风载荷为外部激励,建立基于威布尔分布的随机风速模型及考虑内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度等激励因素的风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过Newmark积分法求解高速轴轴承动载荷。运用雨流计数法及Goodman平均应力修正法得到对称循环应力,结合线性损伤理论和非线性损伤理论的对比,获得轴承的接触疲劳寿命和动态可靠度。结果表明:额定功率下,在外部随机风载激励和内部齿轮-轴承耦合共同作用下,内激励仍然对系统高速轴轴承动载荷起主要作用。与线性损伤累计理论相比,非线性损伤累计理论考虑载荷加载的顺序效应,能更好地描述轴承在整个疲劳寿命过程中各阶段的疲劳损伤情况。轴承在服役过程中,前15年的损伤较小,可靠度衰减缓慢,而在后期可靠度呈现出非线性迅速下降趋势,应及时调整维护策略。

关键词： 最小二乘生成对抗网络   长短期记忆网络   故障诊断   小样本   数据增强   深度学习   齿轮   可视化  

摘要： 针对难以获取足量样本数据的齿轮故障诊断率低的问题,提出一种基于最小二乘生成对抗网络(LSGAN)结合长短期记忆网络(LSTM)的方法.将齿轮的原始样本输入LSGAN模型中,通过对生成网络和判别网络的交替训练,学习出不同状态的样本数据,从而实现数据增强,通过生成样本结合原始样本训练LSTM诊断模型,完成小样本下的故障诊断.以康狄涅格大学的齿轮实验数据为例对所提方法进行验证,结果表明,与传统方法相比,诊断准确率提高至98.3%.通过可视化方法显示出诊断方法的优越性,为小样本条件下的故障诊断提供参考.