针对数控机床主轴故障诊断中标记样本量小的问题,提出了一种基于多传感器的迁移学习的故障诊断方法。首先,采集安装在数控机床主轴上的多个三轴加速度传感器采集的原始振动信号,并将信号转换成图像的变换方法得到输入。其次,比较了TrAdaBoost迁移算法和基于CNN网络迁移模型算法。最后,针对CNN网络迁移模型,用目标类替换输出层,并用最优网络提取较低层次的特征,对更高层次的神经网络进行微调。实验结果表明,该方法能够正确识别机床主轴状态,具有很好的故障检测能力。

准确预测重型数控铣齿机床的能耗是制造过程节能降耗的理论基础。以重型数控高速铣齿机为研究对象,提出基于NC程序的能耗预测方法。分析数控机床耗能部件的能耗特征,并按能耗特征进行部件分类;建立各部件能耗模型,并提出齿轮成形铣齿的材料去除率计算方法;最后,开发重型齿轮铣削加工能耗预测程序。在2台不同型号重型数控铣齿机上的试验表明预测方法的预测精度在95%以上,方法可行;此外,分别提高10%进给速度在实验的2台高速铣齿机上,其分别节能7.52%和4.25%,结果表明重型机床规格越大,节能潜力越大。

针对氧化锆陶瓷钻削微孔过程中出现的轴向力大和出口崩边严重的问题,使用直径为0.2 mm的金刚石涂层钻头钻削完全烧结的氧化锆陶瓷微孔,通过单因素试验方法,研究主轴转速、进给速度和步进距离对轴向力的影响,在此基础上开展啄钻工艺对比试验,探索变进给啄钻工艺对出口崩边尺寸的影响。结果表明:轴向力大小随着进给速度和步进距离的增加而增大,随着主轴转速的增加先降低后增大;采用变进给啄钻可以有效提高孔出口加工质量。

设计制作高径比为2的串列圆柱塔楼模型,在均匀流场(Iu=0)和均匀湍流场(Iu=8%)开展不同雷诺数(Re=1.73×10~5和Re=5.18×10~5)以及不同间距比下的同步测压风洞试验,得到前、后圆柱塔楼1/2高度处局部体型系数和干扰系数(IF)。结果表明:超临界均匀流场下,前后圆柱塔楼的局部体型系数在任意间距比下均大于二维串列圆柱相应值;风向下游处圆柱塔楼同样会影响上游圆柱塔楼的气动力;带有较高湍流度或雷诺数达到超临界区间的来流条件下,下游圆柱塔楼干扰系数大于1,建议对存在临近干扰且位于不利风向角下游处的圆柱形高层建筑体型系数进行修正。为实际工程中存在临近干扰的圆柱形高层建筑体型系数的取值提供了试验依据。

对长径比L/D=2的悬臂圆柱在来流风速5～20m/s(Re=1.73×10~5～6.90×10~5)下进行层流来流和湍流来流(Iu=9.5%)风洞试验,研究亚临界至超临界雷诺数、高湍流度下悬臂圆柱绕流的气动力特性,包括阻力系数、平均风压分布、脉动风压分布等。结果表明:(1)层流来流下,悬臂圆柱长径比越大,临界区间阻力系数降幅越明显;超临界区间,悬臂圆柱长径比越小,阻力系数越大;亚临界区间脉动风压峰值在距驻点70°位置出现,超临界区间峰值位置后移至110°～115°且脉动风压分布出现明显尖峰。(2)湍流来流下,L/D=2悬臂圆柱脉动风压峰值位置与层流来流超临界雷诺数下的结果一致,峰值大小随雷诺数的变化较为平缓。

在严重覆冰状态下,分裂导线往往因子导线间存在过桥覆冰而形成粘合式裹冰,使输电线路受风面积显著增加和气动外形劣化。为研究粘合式裹冰和子导线独立裹冰二分裂导线的气动力特性,开展了刚性模型高频天平测力风洞试验,并进一步分析了两种覆冰类型下气动力特性对舞动稳定性和风偏响应的影响。研究结果表明(1)粘合式裹冰导线的升力曲线尖峰突降较小,在大攻角情况下平均升力系数远大于独立裹冰情况;(2)在170°风攻角附近,独立裹冰二分裂导线的平均扭矩系数大于粘合式裹冰情况;(3)两类覆冰导线顺风向脉动风荷载均符合准定常假定;(4)竖向舞动时独立裹冰导线的稳定性更差,而扭转舞动时粘合式裹冰导线更为不利;(5)在相同风速和线路条件下,粘合式裹冰导线的风偏响应较独立裹冰导线大,对导线风偏更不利。

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型.分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数.结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近.对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.

流体系统作为数控机床的重要能耗部件,节能降耗潜力巨大。以大型数控成形磨齿机床作为研究对象,阐述机床流体系统的组成及功能,提出流体系统能耗测量与评价方法,并通过一组成形磨齿试验进行能耗分析。结果表明:流体系统能耗超过了机床总能耗的40%,其中液压系统和冷却系统的能耗都在20%左右,润滑系统能耗最低。后续要进一步控制热变形的精确能量需求,精准控制流体系统的运行,从而降低机床整体能耗。