滾動軸承摩擦力矩乏信息推斷

前言

　　實驗是科學(xué)探索的必要環(huán)節(jié)，實驗數(shù)據(jù)分析是獲取研究對象特征信息的重要方法。近年來，信息理論已取得重大進(jìn)展，并出現(xiàn)兩個極端的研究方向：海量信息分析和乏信息分析?！　》π畔⒂址Q貧信息，指研究對象呈現(xiàn)的特征信息不完備與不充分，且缺乏先驗知識。乏信息的典型表現(xiàn)有：數(shù)據(jù)少（小樣本）；實驗樣本多，但樣本含量少（也稱小樣本）；概率分布未知；趨勢未知等。　　滾動軸承是工作主機(jī)的關(guān)鍵部件，是國家基礎(chǔ)建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)運行的重要環(huán)節(jié)，其新產(chǎn)品研制涉及許多乏信息系統(tǒng)。直升機(jī)軸承、大飛機(jī)軸承、殲擊機(jī)軸承、核反應(yīng)堆軸承、航天器軸承、新型主戰(zhàn)坦克軸承、高速鐵路軸承、新型風(fēng)力發(fā)電軸承，以及極端工況新型軸承等，幾乎沒有相關(guān)性能的概率分布與變化趨勢的先驗資料?！　≡跐L動軸承摩擦力矩的實驗分析中有大量的乏信息問題亟待解決。長期以來，軸承性能實驗主要進(jìn)行疲勞壽命及其可靠度的統(tǒng)計分析，并以威布爾分布為基本假設(shè)。航天、航空、新能源、新材料等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對軸承摩擦力矩及其壽命與可靠度提出新要求，使傳統(tǒng)的軸承性能評估理論面臨新挑戰(zhàn)。其原因是這些性能的概率分布未知，特征數(shù)據(jù)很少，特別是軸承內(nèi)部零件之間的非線性動態(tài)接觸與碰撞，以及密封與潤滑介質(zhì)的非線性黏溫特性和黏壓特性等，且精度／質(zhì)量損失呈現(xiàn)出不確定和多變的非線性動態(tài)特征，導(dǎo)致軸承摩擦力矩及其演化趨勢隨時間和工況發(fā)生改變，很難建立全面、合理且有效的純理論模型。　　本書總結(jié)了作者近年來在滾動軸承摩擦力矩乏信息推斷方面的主要研究成果，共分為9章?；緝?nèi)容包括：乏信息系統(tǒng)理論的起源及其特征、滾動軸承摩擦力矩的測量與計算方法、滾動軸承摩擦力矩的區(qū)間數(shù)和模糊范數(shù)法評估方法、滾動軸承摩擦力矩的灰預(yù)測方法、滾動軸承摩擦力矩的最大熵自助和灰自助評估方法、滾動軸承摩擦力矩的灰混沌動態(tài)評估與預(yù)測方法、滾動軸承摩擦力矩的不確定性與非線性評估方法，以及滾動軸承潤滑脂摩擦學(xué)性能的改進(jìn)與參數(shù)估計等。　　作者在研究中發(fā)現(xiàn)，滾動軸承摩擦力矩時間序列屬于混沌系統(tǒng)，因為其最大Lyapunov指數(shù)大于零。這是一個很有意義的發(fā)現(xiàn)，為深入探討滾動軸承摩擦力矩的非線性動力學(xué)特征及其演變奠定了基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本書是論述滾動軸承摩擦力矩時間序列的乏信息推斷新方法及其應(yīng)用技術(shù)的學(xué)術(shù)專著。主要涉及的內(nèi)容包括：滾動軸承摩擦力矩研究進(jìn)展，乏信息系統(tǒng)理論的進(jìn)展、特征及理論基礎(chǔ)，滾動軸承摩擦力矩的區(qū)間數(shù)和模糊范數(shù)法評估，滾動軸承摩擦力矩的灰預(yù)測方法，滾動軸承摩擦力矩的最大熵自助和灰自助評估方法，滾動軸承摩擦力矩的灰混沌動態(tài)評估與預(yù)測方法，滾動軸承摩擦力矩的不確定性與非線性評估方法，以及滾動軸承潤滑脂摩擦學(xué)性能的改進(jìn)與參數(shù)估計等。    本書可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生和從事滾動軸承性能研究、實驗數(shù)據(jù)分析等工作的研究人員使用。

作者簡介

夏新濤，1957年1月生，1982年12月從洛陽工學(xué)院(現(xiàn)河南科技大學(xué))本科畢業(yè)后留校，1985年9月至1986年12月在哈爾濱工程大學(xué)學(xué)習(xí)碩士研究生主要課程，2007年12月獲上海大學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任河南科技大學(xué)教授，兼任中國機(jī)械工程學(xué)會高級會員、河南省機(jī)械工程學(xué)會理事、《軸承》雜志特約編委等職。主要從事滾動軸承設(shè)計與制造技術(shù)、精密制造中的測量理論與數(shù)據(jù)分析等教學(xué)與研究工作。

書籍目錄

前言 第1章 滾動軸承性能及其研究方法   1.1 滾動軸承的性能   1.2 滾動軸承摩擦力矩的研究現(xiàn)狀   1.3 滾動軸承摩擦力矩研究的基本方法   1.4 滾動軸承摩擦力矩乏信息推斷的基本內(nèi)容   1.5 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第2章 乏信息系統(tǒng)理論的起源及其特征   2.1 乏信息系統(tǒng)理論的起源與構(gòu)成   2.2 混沌理論的起源及其特征   2.3 灰色系統(tǒng)理論的起源及其特征   2.4 信息熵理論的起源及其特征   2.5 模糊集合理論的起源及其特征   2.6 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第3章 滾動軸承摩擦力矩的測量與計算方法   3.1 滾動軸承摩擦力矩的基本概念   3.2 滾動軸承摩擦力矩的分類及影響因素   3.3 滾動軸承摩擦力矩的計算方法   3.4 滾動軸承摩擦力矩的測量方法及儀器   3.5 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第4章 滾動軸承摩擦力矩的區(qū)間數(shù)和模糊范數(shù)法評估方法   4.1 靜態(tài)評估問題   4.2 基于區(qū)間數(shù)的模糊范數(shù)方法   4.3 模糊范數(shù)方法   4.4 計算步驟   4.5 計算機(jī)仿真實驗研究   4.6 滾動軸承摩擦力矩的實驗研究   4.7 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第5章 滾動軸承摩擦力矩的灰預(yù)測方法   5.1 多種灰預(yù)測模型   5.2 航天軸承摩擦力矩壽命實驗   5.3 個體識別的近期動態(tài)評估方案   5.4 個體識別的遠(yuǎn)期動態(tài)評估方案   5.5 軟件的開發(fā)及其應(yīng)用   5.6 總體推斷方法   5.7 從個體識別到總體推斷的工程應(yīng)用   5.8 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第6章 滾動軸承摩擦力矩的最大熵自助和灰自助評估方法   6.1 大型滾動軸承摩擦力矩實驗   6.2 滾動軸承摩擦力矩靜態(tài)評估與預(yù)測   6.3 滾動軸承摩擦力矩動態(tài)評估與預(yù)測   6.4 對比分析和討論   6.5 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第7章 滾動軸承摩擦力矩的灰混沌動態(tài)評估與預(yù)測方法   7.1 問題的提出   7.2 混沌理論基礎(chǔ)   7.3 滾動軸承摩擦力矩實驗數(shù)據(jù)采集   7.4 實驗數(shù)據(jù)降噪處理方法的選定   7.5 滾動軸承摩擦力矩的混沌特性研究   7.6 滾動軸承摩擦力矩的灰混沌評估和預(yù)測   7.7 滾動軸承摩擦力矩的多種混沌預(yù)報方法研究   7.8 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第8章 滾動軸承摩擦力矩的不確定性與非線性評估方法   8.1 不確定性和非線性問題   8.2 不確定性和非線性的乏信息分析基礎(chǔ)   8.3 滾動軸承摩擦力矩不確定性和非線性的實驗研究   8.4 滾動軸承摩擦力矩的不確定性和非線性特征的灰關(guān)系   8.5 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 第9章 滾動軸承潤滑脂摩擦學(xué)性能的改進(jìn)與參數(shù)估計   9.1 滾動軸承的常用潤滑脂及添加劑   9.2 納米粒子添加劑潤滑脂的摩擦學(xué)性能   9.3 納米粒子添加劑的減摩抗磨機(jī)理   9.4 納米粒子添加劑潤滑脂的摩擦實驗數(shù)據(jù)的參數(shù)估計   9.5 本章小結(jié)   參考文獻(xiàn) 附錄A 滾動軸承摩擦力矩測量儀器的主要技術(shù)參數(shù) 附錄B 滾動軸承摩擦力矩的部分試驗數(shù)據(jù) 附錄C 最大熵原理和熵值的計算 附錄D 納米粒子添加劑潤滑脂的防腐蝕性能改進(jìn) 后記

章節(jié)摘錄

　　面燒傷、軸承損壞。摩擦力矩還關(guān)聯(lián)著精密機(jī)械儀表動作和信息傳遞的準(zhǔn)確性。例如，陀螺儀軸承摩擦力矩的數(shù)值及其平穩(wěn)性是影響慣性導(dǎo)航漂移率的一項重要因素。一些特殊用途的軸承需逐個檢查測量摩擦力矩，以確保符合主機(jī)要求。　　1.1.2 滾動軸承的基本失效方式　　軸承在運轉(zhuǎn)一定時間后，由于制造、安裝、使用、維護(hù)等原因使其喪失（或局部喪失）功能的現(xiàn)象稱為失效。影響滾動軸承失效的因素很多，包括設(shè)計、材料、制造、安裝條件、環(huán)境條件和維護(hù)保養(yǎng)等?！　L動軸承的基本失效方式有以下幾種?！　。?）疲勞剝落?！　L動軸承套圈和滾動體表面在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，其滾動表面金屬從金屬基體呈點狀或片狀剝落下來的現(xiàn)象稱為疲勞剝落。疲勞剝落形狀特征一般具有一定的深度和面積，使?jié)L動表面呈凹凸不平的鱗狀，有尖銳的溝角，通常呈現(xiàn)疲勞擴(kuò)展特征的海灘狀紋路。疲勞剝落產(chǎn)生的部位主要出現(xiàn)在套圈和滾動體的滾動表面?！　。?）表面塑性變形?！　”砻嫠苄宰冃沃饕侵噶慵砻嬗捎趬毫ψ饔眯纬傻臋C(jī)械損傷。在接觸表面上，當(dāng)滑動速度比滾動速度小得多的時候會產(chǎn)生表面塑性變形。表面塑性變形分為一般表面塑性變形和局部表面塑性變形?！　。?）磨損。　　在力的作用下，兩個相互接觸的金屬表面相對運動產(chǎn)生摩擦，形成摩擦副。摩擦引起金屬消耗或產(chǎn)生殘余變形，使金屬表面的形狀、尺寸、組織或性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為磨損?！　。?）腐蝕?！　〗饘倥c其所處環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化或電化學(xué)反應(yīng)變化所引起的消耗稱為腐蝕。在軸承零件的各個表面都會產(chǎn)生腐蝕。按照腐蝕損傷的程度會產(chǎn)生腐蝕斑點或腐蝕坑（洞），斑點和坑（洞）一般呈零星或密集分布，形狀不規(guī)則，深度不定，顏色有淺灰色、紅褐色、灰褐色和黑色等。　?。?）蠕動?！　∈苄D(zhuǎn)載荷的軸承套圈，如果選用間隙配合，在配合表面上會發(fā)生圓周方向的相對運動，使配合面上產(chǎn)生摩擦、磨損、發(fā)熱和變形，造成軸承不正常損壞。這種配合面周向的微小滑動稱為蠕動或爬行?！　　?/pre>








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