Аппроксимация реакций смазочного слоя подшипников скольжения методами машинного обучения
- Авторы: Казаков Ю.Н.1, Стебаков И.Н.1, Шутин Д.В.1, Савин Л.А.1
-
Учреждения:
- Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
- Выпуск: Том 22, № 3 (2023)
- Страницы: 108-121
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/26893
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2023-22-3-108-121
- ID: 26893
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В статье проанализировано применение различных методов машинного обучения для решения задачи аппроксимации сил смазочного слоя подшипников скольжения в статической постановке. Исходные данные о значениях сил смазочного слоя для различных положений ротора получены при помощи модели роторно-опорной системы, основанной на численном решении уравнения Рейнольдса с учётом эффекта кавитации. На основе анализа точности аппроксимации решения искусственными нейронными сетями определены способы, позволяющие снизить объем вычислений для получения необходимого набора данных. После этого были построены аппроксимирующие модели с использованием ряда иных методов машинного обучения, проанализированы длительность обучения и получаемая точность предсказаний, сделаны выводы о наиболее эффективных подходах к построению таких моделей.
Об авторах
Ю. Н. Казаков
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Автор, ответственный за переписку.
Email: KazakYurii@yandex.ru
студент
РоссияИ. Н. Стебаков
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Email: chester50796@yandex.ru
аспирант кафедры мехатроники, механики и робототехники
РоссияД. В. Шутин
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Email: rover.ru@gmail.com
кандидат технических наук, доцент кафедры мехатроники, механики и робототехники
РоссияЛ. А. Савин
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Email: savin3257@mail.ru
доктор технических наук, профессор кафедры мехатроники, механики и робототехники
РоссияСписок литературы
- Tala-Ighil N., Fillon M. A numerical investigation of both thermal and texturing surface effects on the journal bearings static characteristics // Tribology International. 2015. V. 90. P. 228-239. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2015.02.032
- Gropper D., Harvey T.J., Wang L. Numerical analysis and optimization of surface textures for a tilting pad thrust bearing // Tribology International. 2018. V. 124. P. 134-144. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2018.03.034
- Kumar V., Sharma S.C., Jain S.C. On the restrictor design parameter of hybrid journal bearing for optimum rotordynamic coefficients // Tribology International. 2006. V. 39, Iss. 4. P. 356-368. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2005.03.015
- Cui S., Zhang C., Fillon M., Gu L. Optimization performance of plain journal bearings with partial wall slip // Tribology International. 2020. V. 145. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2019.106137
- Kazakov Yu.N., Kornaev A.V., Shutin D.V., Li Sh., Savin L.A. Active fluid-film bearing with deep Q-network agent-based control system // Journal of Tribology. 2022. V. 144, Iss. 8. doi: 10.1115/1.4053776
- Breńkacz L., Witanowski L., Drosińska-Komor M., Szewczuk-Krypa N. Research and applications of active bearings: A state-of-the-art review // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. V. 151. doi: 10.1016/J.YMSSP.2020.107423
- Kornaev A.V., Kornaeva E.P., Savin L.A., Kazakov Yu.N., Fetisov A., Rodichev A.Yu., Mayorov S.V. Enhanced hydrodynamic lubrication of lightly loaded fluid-film bearings due to the viscosity wedge effect // Tribology International. 2021. V. 160. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2021.107027
- Peixoto T.F., Cavalca K.L. Thrust bearing coupling effects on the lateral dynamics of turbochargers // Tribology International. 2020. V. 145. doi: 10.1016/j.triboint.2020.106166
- Momoniat E. A Reynolds equation modelling Coriolis force effects on chemical mechanical polishing // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2017. V. 92. P. 111-117. doi: 10.1016/j.ijnonlinmec.2017.04.003
- Iseli E., Schiffmann J. Prediction of the reaction forces of spiral-groove gas journal bearings by artificial neural network regression models // Journal of Computational Science. 2021. V. 48. doi: 10.1016/J.JOCS.2020.101256
- Chasalevris A., Dohnal F. Vibration quenching in a large scale rotor-bearing system using journal bearings with variable geometry // Journal of Sound and Vibration. 2014. V. 333, Iss. 7. P. 2087-2099. doi: 10.1016/j.jsv.2013.11.034
- Santos I.F. Controllable sliding bearings and controllable lubrication principles-an overview // Lubricants. 2018. V. 6, Iss. 1. doi: 10.3390/LUBRICANTS6010016
- Li S., Babin A., Shutin D., Kazakov Yu., Liu Y., Chen Zh., Savin L. Active hybrid journal bearings with lubrication control: Towards machine learning // Tribology International. 2022. V. 175. doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2022.107805
- Almqvist A. Fundamentals of physics-informed neural networks applied to solve the reynolds boundary value problem // Lubricants. 2021. V. 9, Iss. 8. doi: 10.3390/LUBRICANTS9080082
- Kornaev A.V., Kornaev N.V., Kornaeva E.P., Savin L.A. Application of artificial neural networks to calculation of oil film reaction forces and dynamics of rotors on journal bearings // International Journal of Rotating Machinery. 2017. V. 2017. doi: 10.1155/2017/9196701
- Hori Y. Hydrodynamic lubrication. Tokyo: Springer-Verlag, 2006. 231 p. doi: 10.1007/4-431-27901-6
- Hu B., Zhou C., Wang H., Chen S. Nonlinear tribo-dynamic model
- and experimental verification of a spur gear drive under loss-of-lubrication
- condition // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. V. 153. doi: 10.1016/J.YMSSP.2020.107509
- Liu W., Zhao X., Zhang T., Feng K. Investigation on the rotordynamic performance of hybrid bump-metal mesh foil bearings rotor system // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. V. 147. doi: 10.1016/J.YMSSP.2020.107076
- Kornaeva E.P., Kornaev A.V., Kazakov Yu.N., Polyakov R.N. Application of artificial neural networks to diagnostics of fluid-film bearing lubrication // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 734, Iss. 1. doi: 10.1088/1757-899X/734/1/012154
- Хебда М., Чинчинадзе А.В. Справочник по триботехнике: в 3 т. Т. 2. Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. М.: Машиностроение, 1990. 411 с.