专题综述

• 高速滚动轴承打滑动力学理论和试验研究进展

  于庆杰;张家铭;孙志强;

  打滑及其引发的打滑损伤是高速滚动轴承长期存在的问题，系统梳理了滚动轴承打滑动力学理论模型和打滑测试方法的研究进展，归纳了圆柱滚子轴承和角接触球轴承打滑特性的影响因素，总结了关键参数对轴承打滑特性的影响机理，并阐述了轴承打滑的部分预防措施，提出了高速滚动轴承打滑特性需要进一步完善和深入的研究方向为建立适用的轴承打滑简化预测方法，采用热弹流润滑模型计算牵引系数，考虑轴承腔内的润滑油分布和轴承温度场建立热流固耦合动力学模型，开发适用于主机设备的轴承打滑率实时监测装置。

  2025年07期 No.548 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K]
  

设计与分析

• 基于可靠性的人字槽轴承多学科设计优化

  杨全毅;

  人字槽轴承是微电动机的重要组成部分，由于工作中受到电动机转速、润滑油黏度等不确定性因素的影响，导致轴承可靠性较差，为提高人字槽轴承的可靠性，建立了考虑弹性变形的人字槽轴承热弹流润滑（EHL）模型，采用基于确定性的多学科设计优化（MDO）和基于可靠性的多学科设计优化（RBMDO）方法对轴承尺寸进行设计优化，结果表明：未设计优化轴承的可靠性为0.758,MDO的为0.879,RBMDO可以提高到0.99，针对存在不确定性因素的实际工况下，采用RBMDO方法能够大幅度提高轴承可靠性。

  2025年07期 No.548 13-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K]
  

• 金刚线切片机主轴轴承过盈配合量调节装置设计及其动态特性

  许江涛;曹灏栋;秦育彦;孙小肖;

  主轴作为金刚线切片机的核心部件，在工作过程中受往复扭力的交变作用，轴承安装配合将对加工质量产生重要影响。为研究过盈配合量对主轴振动特性的影响，基于石蜡受热膨胀的原理设计了一种主轴与轴承过盈配合量调节装置，利用有限元仿真软件对主轴系统进行了仿真验证，并对不同过盈配合量下的主轴进行模态和谐响应分析，结果表明：当过盈配合量在0.013～0.028 mm范围变化时，过盈配合量对主轴高阶模态影响更大；过盈配合量越大，主轴轴向、径向振幅的增幅越小。

  2025年07期 No.548 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K]
  

• 基于AK-MCS法的角接触球轴承刚度的可靠性分析

  赵心怡;王先明;张天霄;

  角接触球轴承的刚度可靠性对电主轴等高速旋转机械系统的稳定性起着十分重要的作用，考虑球的离心力和陀螺力矩建立了高速角接触球轴承的刚度计算模型，基于应力-强度理论建立了不同强度阈值下可靠性分析的极限状态函数，充分考虑了轴承的载荷、几何参数和材料参数的随机性对轴承刚度极限状态函数的影响，使用AK-MCS法对轴承刚度进行可靠性计算，并以7009C角接触球轴承为例进行实例计算和验证，结果表明：当阈值在波动状态下，可靠度也会随之发生变化，构建不同阈值下的可靠度计算模型使轴承刚度的可靠性计算更加精确；AK-MCS法与MCS法计算得到的轴承刚度可靠度误差仅为0.01%，且极大提高了计算效率，说明了AK-MCS法的正确性。

  2025年07期 No.548 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K]
  

• 商用车轮毂轴承单元密封结构改进及其试验验证

  王圆;周瑞虎;曾志鹏;

  商用车轮毂轴承单元具有免维护的特点，对密封结构提出了更高的要求。针对原密封结构的漏脂问题，分析其主要原因为润滑油通过外侧密封和中间密封进入轴承内部，提出了控制外侧密封位置内圈外径面的螺旋纹，增加回油线以及中间密封由方形改进为O形圈+支承座结构的改进措施，并对改进后的密封结构进行进油台架试验以及轮毂轴承单元进行泥水试验，未出现进油现象，证明了改进后结构的有效性。

  2025年07期 No.548 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
  

工艺与装备

• 关节轴承内圈球面的激光淬火强化工艺

  范晨阳;黄剑;李涛;马喜强;

  以提高关节轴承表面质量为主要目的，基于激光淬火强化原理，建立热源与工件的热-力耦合模型，分析不同光斑半径、功率、扫描速度及扫描区域搭接率对强化效果的影响，并以此为依据制定激光淬火试验方案，在不同的参数下对材料为GCr15轴承钢的关节轴承内圈球面进行激光淬火试验，结果表明激光淬火相变层的深度以及范围大小与光斑半径负相关，与激光功率正相关，与激光扫描速度负相关，较小的搭接率和倾斜的激光能够提高强化区的稳定性。

  2025年07期 No.548 39-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
  

• 双列调心凹面滚子轴承保持架兜孔加工工艺改进

  师歌;雷智;杨震;张旭;李子浩;

  为提高双列调心凹面滚子轴承的寿命和可靠性，设计了一种异形兜孔双爪保持架结构。提出使用2组角度调节工装实现双倾斜角异形兜孔在普通立式加工中心上的加工，采用定位销和带定位槽的双层三柱弧面夹爪对保持架进行定位和夹紧，实现了双列兜孔的精确定位加工，并规避了保持架装夹造成的变形风险。实际加工表明保持架尺寸精度和位置精度满足工艺要求，合格率高达98.6%，证明了工艺方案的可行性。

  2025年07期 No.548 46-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1555K]
  

• 特种轴承组件用空心曲轴的加工工装设计及应用

  郭培锐;曾明德;赵晓宇;华显伟;李笑笑;

  针对某特种异形旋摆轴承组件所用空心曲轴结构复杂且不规则，二次装夹重复定位精度差以及与加工基准面成一定倾斜角的表面无法直接进行磨削的难题，设计了铣削、磨削专用定位工装，实际加工的空心曲轴尺寸和形位精度均满足技术要求，证明了该工装结构合理，能够满足铣削、磨削的加工需求。

  2025年07期 No.548 50-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K]
  

试验与测量

• 某高速轴承及转子组件试验机驱动系统研制与试验验证

  李斑虎;王昆平;申志新;华显伟;李江山;

  针对某新研轴承及转子组件需匹配相应的试验机驱动系统进行性能试验研究的需求，研制了所需的驱动系统并进行了试验验证。该驱动系统由高速驱动与低速驱动2个子系统组成，采用大功率电动机加增速齿轮箱传动方式，根据动力传输要求进行了参数计算，确定了该驱动系统的功率和传动比等关键参数，并据此完成了该驱动系统的研制。最后对该驱动系统进行了试验考核，高、低速驱动系统加速时间均达到要求，验证了该试验机驱动系统设计的合理性和理论计算的正确性。

  2025年07期 No.548 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1286K]
  

• 滚动轴承摩擦力矩时间序列的最大熵分析

  韩一念;陈龙;张福宇;成依杰;王培龙;

  滚动轴承摩擦力矩表现出不确定的波动与趋势变化，属于概率分布和趋势规律均未知的乏信息系统。为了对轴承摩擦力矩时间序列进行动态预报，提出了一种基于最大熵原理的轴承摩擦力矩性能序列动态预报模型。对摩擦力矩原始数据分组，将完整的时间序列划分为多个子时间序列，当子序列中包含轴承性能退化的数据时，继续划分映射参数最早发生变化的子序列，比较划分后的子序列映射参数变化与轴承性能失效的时间顺序，以实现轴承性能失效预报。研究结果表明：映射参数与概率密度函数图像变化具有一致性，引入映射参数作为最佳特征参数表征轴承性能演变，A,B轴承可分别提前120,80 min预报轴承失效；该摩擦力矩时间序列动态预报模型可有效应用于工程实际中的轴承健康监测与安全诊断。

  2025年07期 No.548 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1731K]
  

• 基于弹性环结构的轧机轴承轴向力监测方法

  张盼;谢正邱;丁晓喜;王利明;黄文彬;

  针对轧机工作辊轴承受轴向力作用频繁发生短寿烧损，导致降速或低速运行的问题，提出一种基于弹性环结构的轧机轴承轴向力监测方法。首先，对弹性环结构及其应变片分布进行设计，以满足轧机轴承轴向力的监测需求；然后，对弹性环结构进行理论计算和有限元仿真，得出通过测量惠斯通电桥的输出电压变化得到测量位置的轴向力计算公式；最后，通过设计的轧机轴承轴向力监测弹性环对整个轧制过程的轴向力进行监测。试验结果表明，所提方法在整个轧制过程中能够对轧机轴向力的数值、作用方向和持续时间进行全面监测，监测的轴向力数值最大达到1 191 kN，偏载持续时间最长为270 ms。

  2025年07期 No.548 68-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K]
  

• 高速工况下轴承内圈温度原位测量方法

  郭喜明;曹咏弘;李晨;

  针对燃气轮机高速轴承运行过程中内圈温度难以原位动态测量的问题，设计了一种基于贴片式铂热电阻温度传感器的高速工况下轴承内圈温度原位测量方法，并搭建了高速轴承复合测量平台对轴承内圈进行不同转速条件下的温度测量。当轴承内圈温度发生变化时会引起温度传感器敏感元件电阻值的变化，可利用惠斯通电桥高灵敏地采集电阻变化量并将其转为电压变化量，微控制器接收前置放大的电压信号后进行转换处理并实时存储，最后通过MATLAB将存储数据拟合为温度变化曲线。试验结果表明，该测量方法可实现0～10 000 r/min转速工况下轴承内圈温度的原位测量。

  2025年07期 No.548 75-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K]
  

智能运维

• 基于加权深度距离度量网络的跨域滚动轴承故障诊断

  曹景浩;文传博;

  针对不同工况下轴承数据分布不一致导致模型诊断效果不佳的问题，无监督域适应通过学习源域数据的分类器识别目标域数据，从而在跨域诊断中获得效果，但目前大多数研究集中在类内对比，忽略了类间影响，因此提出基于加权深度距离度量网络（WDDMN）的跨域滚动轴承故障诊断方法。考虑深度子域自适应网络（DSAN）中缺少的类间信息，建立L_(ir)MMD加权类间度量方法，在最小化类内差异的同时，最大化类间裕度，拉近相同基础类别的源域和目标域样本，同时将来自不同类别的样本推开，提高模型在目标域的泛化能力；使用二次过滤机制（DF）提高伪标签质量，从而提升模型的分类效果。采用凯斯西储大学轴承数据集和江南大学轴承数据集对所提方法进行验证，并与一些经典模型进行对比，结果表明WDDMN具有优秀的特征迁移能力。

  2025年07期 No.548 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2125K]
  

• 弹流润滑作用下打滑效应引起的球轴承外圈缺陷频率偏差

  杨洪峰;张超;刘佳雪;徐帅;肖萌;

  建立了考虑打滑效应的深沟球轴承外圈缺陷动力学模型，将球经过缺陷区域时所受的力设定为瞬时激励函数，同时由弹流润滑理论获得了球与各零件接触时的等效接触刚度与阻尼，计算了轴承打滑效应下的外圈缺陷频率，并通过试验验证了模型的正确性。结果表明：载荷与转速对轴承打滑效应影响较大，且由于打滑效应的存在，轴承外圈缺陷频率较理论值出现了偏差；增大载荷与转速都可以抑制打滑引起的外圈缺陷频率偏差，且增大载荷对抑制缺陷频率偏差的效果更优。

  2025年07期 No.548 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1863K]
  

• 基于改进局部峰值法的轴承滚动体及内圈转速同步提取

  马芳;李慧;王黎钦;

  在高速变载、轻载变速等变工况条件下，轴承滚动体与滚道之间容易发生瞬时滑动，为自适应地提取变工况下的滚动体和内圈转速，提出一种改进的局部峰值搜索方法，对探测的弱磁信号进行时频变换后寻找时频谱内能量最大值点，以此为中心进行左右搜索，直至提取出全工况下的脊线，将此脊线的能量置为零后继续提取下一条脊线，直至提取出全部脊线；此外，为解决混频提取问题，通过剔除倍频脊线进行改进以实现快速变工况下轴承脊线的准确提取。试验结果表明，该方法提取的内圈转速与试验工况谱完全一致，可用于实际的工程应用。

  2025年07期 No.548 97-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1897K]
  

• 实际工况下基于元学习算法的轴承故障诊断

  欧阳承达;齐铁臣;李善吉;王婕;李晓佳;

  针对轴承故障数据集小样本及分布不均匀的特点，提出了基于元学习算法的轴承智能故障诊断模型，采用一阶模型无关元学习算法（FOMAML），将轴承故障数据集分为人为轴承故障数据集和实际工况下的轴承故障数据集，首先对人为轴承故障数据集进行元训练和元测试，获取良好的初始化参数；然后固定训练好模型的参数，直接对实际工况下的轴承故障数据集进行元测试；试验结果证明，FOMAML模型在人为和实际轴承故障数据集中均表现优异，可解决实际工况下轴承故障中小样本和不均匀分布问题。

  2025年07期 No.548 104-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1736K]
  

• 局部谱幅值调制及其在滚动轴承故障诊断中的应用

  姜祖华;张坤;杨苗蕊;胥永刚;孙国栋;

  针对工程实践中滚动轴承故障特征难以提取的问题，提出了一种局部谱幅值调制方法。使用傅里叶变换将信号从时域转换到频域，构造零相位滤波器在频谱上以扫频方式得到一系列对应不同中心频率的滤波信号，使用谱幅值调制算法计算各分量的修正信号，将谐波谱峭度作为指标选取最佳修正信号进行包络解调并提取故障特征。仿真和试验结果表明，局部谱幅值调制方法既能选取包含丰富故障信息的频带，又能自适应地增强频带中的故障特征，能够有效、准确地实现轴承故障特征的提取；与Autogram和时频谱幅值调制方法的对比则证明了局部谱幅值调制方法在滚动轴承故障特征提取中的优越性。

  2025年07期 No.548 110-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
  
下载本期数据