设计与分析

• 盾构机切桩对主轴承载荷及寿命的影响

  高猛;何恩光;周鹏;田淞文;

  主轴承是盾构机的核心部件，其性能、可靠性和使用寿命直接影响施工效率和安全，盾构机切削桩基产生的载荷对主轴承的载荷及寿命有较大影响。以国内某Ф6.27 m土压平衡盾构机所配套的外径3.3 m的主轴承为研究对象，分析切削桩基工况对主轴承载荷的影响，并通过Abaqus软件仿真得到切桩工况下主轴承主推滚子、径向滚子的最大接触应力分别为2 083,1 675 MPa，进而计算出切削桩基工况下的主轴承疲劳寿命为5 137.6 h，寿命折损率为49%。

  2025年05期 No.546 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1255K]
  

• 滚子凸度对数曲线工程化设计的几点探讨

  孙东;罗天宇;高作斌;韩珂珂;李超强;

  在面向工程应用的滚子凸度对数曲线设计方面，国内各相关企业认识并不统一，一定程度上影响了产品的工况适应性和市场竞争力。针对滚子凸度对数曲线设计中设计载荷不统一，滚子有效接触长度选取存在人为干预以及缺乏凸度偏差设计等问题，提出了设计载荷按重载荷等级计算，载荷等级系数统一取0.3，推导出了考虑实际压缩变形的滚子有效接触长度表达式，并通过分析凸度值变化对滚子接触应力的影响，给出了对数曲线偏差设计方法，得到了凸度上下偏差对数曲线方程。

  2025年05期 No.546 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
  

• 商用车轮毂轴承单元轴向游隙与启动力分析

  周瑞虎;王圆;曾志鹏;

  商用车轮毂轴承单元具有免维护性能，游隙是影响轮毂轴承单元寿命和免维护性的重要因素。通过理论分析推导了轮毂轴承单元轴向游隙的计算方法，开发了计算软件，针对轮毂轴承单元启动力散差大的问题，提出通过控制装配高使轴向游隙尽量集中，进而减小启动力散差，并进行了疲劳试验验证，结果表明产品已达到FAG轴承的启动力水平。

  2025年05期 No.546 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1173K]
  

• 汽车双偏置式等速万向节基本参数的标准化设计

  罗文武;李光耀;徐建权;

  针对汽车双偏置式等速万向节数量急剧增加的现状，为实观综合的最佳标准化效果，需进行标准化设计。确定了汽车双偏置式等速万向节的结构主参数筒形壳最大外径范围为56～136 mm及其间隔为4 mm，根据结构主参数对最有代表性的基型产品DOJ95系列进行设计计算，进而对常用的20个系列进行标准化设计，并阐述了产品标准化设计的作用。

  2025年05期 No.546 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 999K]
  

试验与测量

• 微型圆柱滚子动不平衡量无损测控系统

  侯世哲;段明德;张壮雅;巴明超;邓四二;

  针对微型圆柱滚子动不平衡量的无损测量难题，提出气浮支承和共振检测方法，设计了一套基于LabVIEW的微型圆柱滚子动不平衡量无损测控系统。测控系统以LabVIEW为上位机设计平台，下位机以S7-200PLC为核心，实现了数据实时通信，监控报警，动作控制以及数据采集、处理与存储等功能。使用Ф13 mm×13 mm微型圆柱滚子进行试验的结果表明，该测控系统运行状态良好，测量精度高，测量误差小，可实现微型圆柱滚子动不平衡量的无损检测。

  2025年05期 No.546 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1830K]
  

• 滚子表面浅磁痕图像处理技术

  杨艳;陈於学;

  针对轴承滚子磁粉检测时表面浅磁痕易漏检的问题，提出一种浅磁痕图像处理方法，使用梯度强化算子提高浅磁痕的对比度，通过双阈值延伸算法去除弱噪声并保留浅磁痕中的弱像素，基于线性度特征提取线状的浅磁痕，将共线的浅磁痕连接实现浅磁痕检测。试验结果表明，该方法能够准确识别轴承滚子表面的浅磁痕。

  2025年05期 No.546 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1184K]
  

• 上充泵用圆柱滚子轴承打滑的超声波测量与试验

  章勇;孙得义;孙庆;

  某型号上充泵频繁出现由滚动轴承打滑引起的轴承损坏和振动问题，在不改进轴承座结构及转速的情况下，利用超声波脉冲反射探测技术对轴承打滑率进行测量，搭建了与该设备轴承结构类似的试验台，通过模拟现场实际工况对轴承打滑率与载荷、油温、油位、润滑油黏度以及不同轴承结构之间的关系进行试验研究。结果表明：超声测量的打滑率与预期一致，验证了上充泵轴承在工作载荷作用下容易出现打滑，通过增加轴承径向载荷和轴承改型可以降低打滑率。

  2025年05期 No.546 40-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1112K]
  

• 基于弱磁性涂层的航空发动机主轴承保持架转速测量方法

  叶本远;林建军;张晓康;杨坤山;

  针对传统轴承保持架转速测量需要破坏轴承结构的难题，提出了一种基于弱磁性编码与非接触传感的转速检测方法，通过在保持架端面安装轻质、弱磁性涂层构建N/S极交替排列的磁编码结构，结合高灵敏度隧道磁阻（TMR）传感器实时捕获磁极交变信号，经脉冲计数解码实现保持架转速的精准解析。试制了保持架转速测量装置并进行了各项试验，结果表明，该方法可在250℃高温、油雾污染等严苛工况下准确测量保持架转速，测量相对误差≤1.0‰，而且无需安装嵌入式传感器或对保持架进行钻孔，完整保留了轴承结构，可用于实际工况中。

  2025年05期 No.546 46-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1177K]
  

• 基于声发射技术的42Cr Mo钢疲劳损伤监测评价

  袁志鹏;窦艳涛;蒋欣;张洪伟;陈景皓;

  应用声发射技术对风电轴承常用42CrMo钢的疲劳损伤过程进行了监测，结果表明：声发射振铃计数及能量均可实现42CrMo钢疲劳裂纹近门槛扩展、稳态扩展和失稳扩展3个阶段的划分，且声发射振铃计数及能量曲线的转折点均比实测结果中进入疲劳裂纹稳态扩展及失稳扩展阶段的时刻更早，即采用声发射技术能实现疲劳裂纹扩展阶段的有效预警；通过试验分析分别建立了声发射振铃计数、能量与疲劳裂纹尺寸之间的关系模型，实现了对42CrMo钢疲劳裂纹扩展尺寸的量化预测。

  2025年05期 No.546 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K]
  

智能运维——轴承剩余使用寿命预测

• 基于相关向量回归和轨迹相似度分析的滚珠丝杠轴承剩余使用寿命预测

  薛斌;许忠斌;王鹏飞;郑志功;

  针对滚珠丝杠轴承的剩余使用寿命预测问题，提出了基于相关向量回归和轨迹相似度分析的剩余使用寿命预测方法。基于相关向量机训练得到在役轴承和退役轴承退化特征的相关向量，借助轨迹相似度计算给出在役轴承的预测参考段和参考相关向量，基于经验退化模型拟合相关向量得到轴承退化过程的代理模型，最后得到轴承退化趋势和剩余使用寿命预测结果。在加速寿命试验台上开展了滚珠丝杠轴承加速寿命试验，得到了4个轴承全生命周期振动信号数据。与同类算法的对比结果表明，该方法的平均预测误差最小，均方根和平均绝对值预测误差分别为6.12和5.57，预测精度高于其他算法。

  2025年05期 No.546 60-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K]
  

• 基于一维噪声增强卷积神经网络的轴承剩余使用寿命预测

  丁伟;陈律;王骁贤;宋俊材;陆思良;

  基于一维卷积神经网络，采用无条件的噪声注入方法提高网络模型的训练速度和预测精度，将得到的一维噪声增强卷积神经网络模型（1DNECNN）用于轴承剩余使用寿命预测，避免了复杂的数据预处理过程，可从原始振动信号中直接分辨出轴承的退化程度。在IEEE PHM Challenge 2012轴承数据集上的对比试验表明，与无噪声注入的一维卷积神经网络、二维卷积神经网络和卷积注意力神经网络相比，1DNECNN预测结果的均方误差降低了24%～49%，具有更高的预测精度和更优的拟合性能。

  2025年05期 No.546 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 4876K]
  

• 外部冲击载荷作用下的动车组列车轴箱轴承疲劳寿命评估方法

  刘煜炜;许云;

  为了明确外部冲击载荷对动车组列车轴箱轴承疲劳寿命的影响，构建轴箱轴承拟动力学模型，分析外部冲击载荷作用下的轴箱轴承振动特性，获取轴箱轴承接触载荷的时变特性，进而基于Miner损伤叠加理论提出考虑时变载荷影响的轴箱轴承疲劳寿命评估模型。利用所提轴箱轴承疲劳寿命评估模型分析了不同载荷工况下的动车组列车轴箱轴承疲劳寿命，结果表明外部冲击载荷会导致轴箱轴承疲劳寿命显著下降，寿命下降比例与轴承所受恒定载荷和转速条件相关。

  2025年05期 No.546 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K]
  

• 基于对抗域增强领域泛化的轴承剩余使用寿命预测

  柴立平;何昊昱;段石誉;刘璇;陈为伟;

  针对现有基于深度学习的轴承剩余使用寿命预测方法在测试数据是未知轴承或未知工况下使用训练轴承数据得到的模型由于分布外泛化能力的限制性能会严重下降的问题，提出了一种基于对抗域增强的领域泛化方法，包括回归预测模块和对抗训练域增强模块。回归预测模块中设计了卷积增强自注意力的门控神经网络用于捕捉时序数据的特征以输出预测值，对抗训练域增强模块中设计了基于长短时记忆网络的生成对抗网络用于数据增强，还引入了任务损失函数和域增强损失函数分别用于指导模型在预测准确性与域增强能力之间的平衡，损失函数的联合作用使模型能够更好地处理未知轴承和未知工况的数据并提高整体性能，实现模型对未知轴承和未知工况的性能泛化。在PHM 2012 Challenge数据集和XJTU-SY数据集上的试验结果证明了该方法在寿命预测性能上的优越性。与其他方法的对比试验结果显示，在不使用复合故障样本的情况下，该方法预测轴承剩余使用寿命的均方误差可低至0.000 4，平均绝对误差可低至0.005 0。

  2025年05期 No.546 86-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1321K]
  

• 基于RBM-CNN模型的滚动轴承剩余使用寿命预测

  张永超;杨海昆;刘嵩寿;赵帅;陈庆光;

  针对滚动轴承剩余使用寿命预测时存在特征提取困难及预测准确性较差的问题，提出一种基于受限玻尔兹曼机（RBM）与卷积神经网络（CNN）的滚动轴承剩余使用寿命预测模型。首先，采用快速傅里叶变换对轴承原始振动信号进行频域变换构建幅值谱；其次，通过RBM挖掘幅值谱中的深度全局特征；然后，通过建立早期故障阈值点划分退化阶段；最后，利用深度CNN对轴承剩余使用寿命进行预测。使用辛辛那提大学轴承数据集对所提方法进行验证，并与其他深度学习方法进行对比，结果表明RBM-CNN模型的均方误差（MSE）、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）最小，预测准确度最高，达到90.05%，验证了RBM-CNN模型在滚动轴承剩余使用寿命预测中的优越性。

  2025年05期 No.546 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K]
  

• 基于深度特征与随机过程的轴承剩余使用寿命预测

  庞世杰;韩晓明;

  为提高轴承剩余使用寿命（RUL）的预测精度和对预测结果进行不确定性量化，提出一种深度特征提取与随机退化过程交互联动的轴承RUL预测方法。首先，从振动信号中提取均方根等时域特征，并引入新的自上而下时间序列分割算法，将退化过程划分为多个阶段；其次，采用累积变换增强时域特征的趋势性，并将时域累积特征与振动信号傅里叶变换的频域特征作为深度特征提取网络的输入；然后，筛选在不同个体中有相似趋势的深度特征与表征退化阶段的模式特征进行融合构建健康指标；最后，通过目标函数建立特征提取模块与随机模型的联系，实现数模联动，并在PHM 2012轴承数据集上验证了该方法的优越性。

  2025年05期 No.546 102-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1203K]
  
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