為了研究曲溝球軸承的擺動(dòng)特性和故障檢測(cè)方法,在外圈滾道為三維正弦曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)加工了三維二次曲線滾道和三維三次曲線滾道,并對(duì)這兩種曲線以及正弦曲線進(jìn)行了速度與加速度分析;針對(duì)二次曲線和三次曲線存在的柔性沖擊問(wèn)題,提出了修正優(yōu)化方案,并進(jìn)行了修正前后的曲線滾道外圈的加工;為了探明不同曲線曲溝球軸承的擺動(dòng)特性,在曲溝球軸承性能試驗(yàn)臺(tái)上,對(duì)正弦曲線、二次曲線、三次曲線曲溝球軸承進(jìn)行了振動(dòng)信號(hào)的采集和振動(dòng)特性分析,分別獲得三種曲溝球軸承的沖擊特性;在此基礎(chǔ)上,用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)曲溝球軸承的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了沖擊性檢測(cè),為曲溝球軸承的故障檢測(cè)提供依據(jù)。論文研究工作取得的主要結(jié)論如下:1.在9個(gè)周期正弦曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了軸向位移與轉(zhuǎn)角相位為平方和立方關(guān)系的曲溝球軸承外圈滾道三維曲線,9周期三維曲線分別用多段二次曲線和三次曲線拼接完成。完成了三維曲線的繪制并進(jìn)行三種曲溝球軸承外圈的加工和曲溝球軸承的試制。2.改裝了曲溝球軸承性能試驗(yàn)臺(tái),搭建了曲溝球軸承振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng),并完成了試制的正弦曲線、二次曲線、三次曲線曲溝球軸承振動(dòng)信號(hào)的采集和初步分析。通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析得出結(jié)論:二次曲線和三次曲線曲溝球軸承的壽命短暫,振動(dòng)幅值大,不適于進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。3.針對(duì)二次曲線和三次曲線在拼接點(diǎn)處存在二階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的問(wèn)題,用內(nèi)切圓曲線替代一階導(dǎo)數(shù)曲線尖值突變部分,消除了加速度突變產(chǎn)生的柔性沖擊問(wèn)題。然后用反向求積分的方法,獲得曲溝球軸承外圈修正后二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的二次曲線和三次曲線。4.進(jìn)行了正弦、二次、三次曲線曲溝球軸承外圈振動(dòng)特性的模態(tài)分析,并對(duì)三種軸承的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了時(shí)域分析、頻域分析、小波分析、包絡(luò)分析,獲得了三種曲溝球軸承的振動(dòng)特性和沖擊特性,二次曲線和三次曲線曲溝球軸承存在沖擊性振動(dòng),為曲線拼接點(diǎn)處的加速度突變所引起的。5.用深度學(xué)習(xí)方法完成了不同曲線形狀的曲溝球軸承振動(dòng)信號(hào)的故障檢測(cè)。訓(xùn)練曲溝球軸承沖擊性振動(dòng)檢測(cè)模型,可以系統(tǒng)性地通過(guò)信號(hào)采集、輸入模型、輸出分類預(yù)測(cè)結(jié)果這一流程,來(lái)判斷曲溝球軸承是否存在結(jié)構(gòu)缺陷與故障。并采用該模型進(jìn)行了修正后的二次曲線和三次曲線曲溝球軸承振動(dòng)信號(hào)的沖擊性振動(dòng)檢測(cè),得出結(jié)論修正方法有效。本論文的研究成果為曲溝球軸承外圈曲線結(jié)構(gòu)與振動(dòng)性能的關(guān)系提供了參考,有助于曲溝球軸承的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域拓展。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.3
【部分圖文】：

處理方法等也一直在被改進(jìn)和完善，轉(zhuǎn)速更高、承載能力更大、和精密專用的軸承不斷推陳出新，推動(dòng)了工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和機(jī)械生產(chǎn)中，常涉及農(nóng)副產(chǎn)品脫粒、棉稈疏解、擠壓搓揉等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)式是用普通的球軸承實(shí)現(xiàn)軸或者滾筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而軸向的往計(jì)大多為凸輪機(jī)構(gòu)或者連桿機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)形式不僅加大了設(shè)笨重，體積大，而且，降低了工作效率。組在進(jìn)行棉桿剝皮疏解機(jī)(陳達(dá)等 2008; 郭康權(quán) 2007)的設(shè)計(jì)稈軸向擠壓剪切的同時(shí)，沿徑向進(jìn)行碾壓揉搓更容易實(shí)現(xiàn)剝皮(王一目的，課題組設(shè)計(jì)了一種曲溝球軸承(褚福勢(shì) 2015; 郭康權(quán)等解機(jī)的揉搓輥的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成同時(shí)進(jìn)行周向回轉(zhuǎn)與軸向往復(fù)016)。曲溝球軸承的工作原理是將傳統(tǒng)深溝球軸承外圈的圓弧滾期性連續(xù)曲線滾道，滾動(dòng)體在曲線滾道上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸變運(yùn)動(dòng)方式的目的，提高了棉桿剝皮疏解機(jī)的工作效率。曲溝球示。

如某些機(jī)構(gòu)需要無(wú)沖擊特性等。因此，為了拓展曲溝球軸承的應(yīng)用范圍度和加速度分別為線性變化時(shí)，曲溝球軸承的擺動(dòng)特性。本次研究提出兩種球軸承外圈滾道曲線，分別在四分之一個(gè)主軸往復(fù)周期內(nèi)速度線性變化、加不變和加速度線性變化的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的曲溝球軸承，即往復(fù)周期內(nèi)主軸慣性力持不變和線性變化的二次曲線和三次曲線，可用于對(duì)回轉(zhuǎn)和往復(fù)復(fù)合運(yùn)動(dòng)有的機(jī)構(gòu)。 滾道曲線的設(shè)計(jì)計(jì)算曲溝球軸承外圈曲線滾道的三維曲線為周期性連續(xù)曲線，周期數(shù)分為奇數(shù)與個(gè)周期的曲線滾道軸承，運(yùn)行過(guò)程中滾動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)具有共軛性，對(duì)軸承的沖為避免該問(wèn)題，曲溝球軸承的設(shè)計(jì)都選擇奇數(shù)個(gè)周期的曲線滾道，而周期數(shù)過(guò)曲溝球軸承往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率過(guò)高，難以保證穩(wěn)定性。綜合考慮，周期數(shù)為 7曲線滾道曲溝球軸承較為適合應(yīng)用與研究。12 3 4

維空間皆為同一圓柱面上的空間曲線。了方便加工制造和性能對(duì)比，三種曲線在 XOY 平面上是半徑相同的一個(gè)圓，其如式 2-1 所示：R= 32.3019X= R·cos(θ) (2-Y= R·sin(θ)了表達(dá)方便簡(jiǎn)單，本研究采用圓柱坐標(biāo)系。在圓柱坐標(biāo)系下，曲溝球軸承外圈滾線為正弦曲線、二次曲線和三次曲線的三維空間曲線分別用：正弦曲線(θ))，二次曲線(Z2=θ2)，三次曲線(Z3=θ3)的一部分，作為曲溝球軸承外圈滾道中了構(gòu)造 9 個(gè)周期的曲溝球軸承外圈滾道中心線，先要構(gòu)造其中一個(gè)完整周期的其中因?yàn)檎仪�的周期性與無(wú)窮階連續(xù)性，可以直接取一個(gè)完整周期；二次曲次曲線需要拼接。了便于觀察分析，將拼接以后的三條空間曲線在θ為-π/9~π/9區(qū)間的幾何圖形，坐標(biāo)的 θ 軸展開，在 ZOθ 平面的幾何曲線如圖 2-2 所示。

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本文編號(hào)：2831581