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高速精密机床主轴轴承动态性能演化行为分析
1
作者 常振 周振宇 +4 位作者 李兴林 陆水根 李雄 李斌 朴钟宇 《兵工学报》 北大核心 2026年第2期384-400,共17页
精密机床主轴轴承的动态性能直接关系到机床的综合运行状态,针对主轴轴承7208B进行加速寿命试验和摩擦力矩检测,分别获得80 h、160 h、240 h、320 h和400 h各时间节点的振动和摩擦力矩动态性能时间序列。将前80 h的振动和摩擦力矩数据... 精密机床主轴轴承的动态性能直接关系到机床的综合运行状态,针对主轴轴承7208B进行加速寿命试验和摩擦力矩检测,分别获得80 h、160 h、240 h、320 h和400 h各时间节点的振动和摩擦力矩动态性能时间序列。将前80 h的振动和摩擦力矩数据作为基准序列,求取其他时间节点动态性能信号与基准序列的初值化灰关联度、均值化灰关联度、区间值化灰关联度、相对关联度和绝对关联度,以表征该轴承性能在各服役阶段与初始状态的相似度,评判其动态性能的退化程度。再以均值法、逐步均值累加法和隶属函数法将多个灰关联度模型有效融合,综合量化评估高速精密机床主轴轴承动态性能的演化历程。研究结果表明:该轴承动态性能在运行初期阶段会有明显的退化,但在160~320 h之间退化行为相对平缓,在320 h之后演化程度较为剧烈;总体演化行为呈非线性退化趋势,表现为前期显著退化、中期平缓、后期加速的特性,且与同批次试验轴承微观形貌变化保持良好的一致性。 展开更多
关键词 主轴轴承 振动 摩擦力矩 灰关联度 演化
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断油工况下高速圆柱滚子轴承腔内气-液热耦合研究
2
作者 叶甘泰来 张瑶池 +3 位作者 张祎凡 朱建阳 马国军 古乐 《武汉科技大学学报》 北大核心 2026年第1期74-82,共9页
为了研究高速圆柱滚子轴承断油工况下轴承腔内油膜运动状态和温度分布规律,采用VOF模型模拟空气和油液两相流动,采用多重旋转坐标模拟滚子的公转和自转运动,分析发动机装配中封严空气轴向喷气位置、喷气流量以及喷气角度不同时的高速断... 为了研究高速圆柱滚子轴承断油工况下轴承腔内油膜运动状态和温度分布规律,采用VOF模型模拟空气和油液两相流动,采用多重旋转坐标模拟滚子的公转和自转运动,分析发动机装配中封严空气轴向喷气位置、喷气流量以及喷气角度不同时的高速断油圆柱滚子轴承内部两相运动和温度分布。结果表明:这三个因素对轴承内部流场和温度场具有显著影响;喷气位置距离保持架下侧2 mm、喷气流量为0.25 g/s、喷气角度为0°时,轴承平均温度最低,轴承腔内部润滑油含量更多且分布更均匀,轴承具有更好的润滑和冷却性能。 展开更多
关键词 圆柱滚子轴承 断油工况 润滑油膜 温度场 两相流 热耦合
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航空发动机高速轴承试验机
3
作者 李斑虎 雷智 +2 位作者 贾玉鑫 华显伟 李江山 《轴承》 北大核心 2026年第2期71-77,共7页
为满足航空发动机高速轴承高转速、高可靠性等设计需求,研制了航空发动机高速轴承试验机。该试验机采用卧式简支梁主体结构,由驱动、润滑、加载、水冷、电控等多系统组成,通过有限元分析校核试验轴强度与刚度,并借助PLC与工控机实现多... 为满足航空发动机高速轴承高转速、高可靠性等设计需求,研制了航空发动机高速轴承试验机。该试验机采用卧式简支梁主体结构,由驱动、润滑、加载、水冷、电控等多系统组成,通过有限元分析校核试验轴强度与刚度,并借助PLC与工控机实现多参数闭环控制及远程监控。试验验证结果表明:该试验机最高转速可达60000r/min,能精准模拟转速、载荷、温度等工况,实现试验机自动运行与参数实时存储,各项指标均满足技术要求,可作为航空发动机轴承基础试验研究平台。 展开更多
关键词 滚动轴承 航空发动机 试验机 性能 设计
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多源特征节点的图神经网络轴承变转速故障诊断
4
作者 刘素艳 王春辉 +2 位作者 孙学浩 杨志勃 马增强 《振动与冲击》 北大核心 2026年第3期201-209,218,共10页
针对轴承在变转速情况下,信号非平稳性与特征难以提取以及故障分类困难等问题,提出了一种基于多源多特征节点的图神经网络模型。该方法用自适应加权算法结合格拉姆角差场优化格拉姆图,实现振动信号和转速信息结合。然后,改进Swin Transf... 针对轴承在变转速情况下,信号非平稳性与特征难以提取以及故障分类困难等问题,提出了一种基于多源多特征节点的图神经网络模型。该方法用自适应加权算法结合格拉姆角差场优化格拉姆图,实现振动信号和转速信息结合。然后,改进Swin Transformer机制,实现图像特征提取,构建结构图输入图卷积神经网络模型进行故障诊断,提高变转速工况下轴承故障的准确率。试验结果表明,在变转速工况下,卷积神经网络、长短期记忆网络、Transformer以及传统的图神经网络深度学习模型的故障诊断率较低,所提方法在渥太华公共数据集中取得了99.90%准确率,同时在自测数据集中也达到了99.00%的准确率。 展开更多
关键词 多源信息 图神经网络 故障诊断 格拉姆角场
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牙轮钻头空心圆柱滚子接触状况的有限元数值模拟 被引量：17
5
作者 张向东 陈家庆 +2 位作者 孟波 刘占民 张宝生 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期280-285,共6页
以牙轮钻头滚动轴承为研究对象,对常规直母线圆柱滚子与内圈滚道的接触状况进行三维有限元数值模拟。在验证模型正确性和算法可靠性的基础上,对不同载荷和空心度下直母线空心圆柱滚子的接触状况进行有限元分析。计算结果表明,合理空心... 以牙轮钻头滚动轴承为研究对象,对常规直母线圆柱滚子与内圈滚道的接触状况进行三维有限元数值模拟。在验证模型正确性和算法可靠性的基础上,对不同载荷和空心度下直母线空心圆柱滚子的接触状况进行有限元分析。计算结果表明,合理空心度的滚子可以降低轴承的等效应力,从而提高轴承的疲劳寿命;合理空心度的选取往往与轴承系统的材料参数、几何结构尺寸参数以及所受的外载荷等因素有关,但采用合理的空心度仍然无法消除滚子轴向端部几何边界突变处的奇异性。研究结果发现,空心滚子的最大法向接触应力和最大等效应力相对于轴向初始接触对称中心线发生了一定程度的偏移;在相同空心度下,等效应力与载荷并非正比关系。此项研究为通用空心滚子轴承在牙轮钻头中的承载性能预测和结构优化设计以及今后的推广应用提供理论参考。 展开更多
关键词 牙轮钻头 有限元法 空心滚子 接触力学 等效应力
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航空发动机主轴轴承状态监测研究现状与发展趋势 被引量：21
6
作者 刘朋 王黎钦 +1 位作者 张传伟 郑德志 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期330-343,共14页
航空发动机主轴轴承承受着高温、高速、重载、贫油、断油等极端工况,其疲劳、磨损等失效问题严重影响发动机的可靠性。因此,对航空发动机主轴轴承的使用状态进行有效精确监测极为重要。对航空发动机主轴轴承工况特点、主要失效模式和失... 航空发动机主轴轴承承受着高温、高速、重载、贫油、断油等极端工况,其疲劳、磨损等失效问题严重影响发动机的可靠性。因此,对航空发动机主轴轴承的使用状态进行有效精确监测极为重要。对航空发动机主轴轴承工况特点、主要失效模式和失效机制进行了梳理;针对主轴轴承的状态监测方法和技术,总结并对比分析了现有主轴轴承振动、滑油状态、声音、声发射、温度等监测方法的优势与不足;讨论了基于多传感器信息融合的主轴轴承状态监测方法及技术特色。结果表明:主轴轴承的材料、结构特性等对传感器输出信号的影响,传感器结构的微型化、无线化,高效的多传感器信息融合与决策方法,以及物理模型与数字模型的数据交互将成为主轴轴承状态监测未来主要的研究方向。 展开更多
关键词 航空发动机主轴轴承 失效模式 状态监测 多传感器 信息融合
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航空发动机用高速滚动轴承性能考核及失效分析 被引量：10
7
作者 郑德志 王黎钦 +1 位作者 古乐 魏勇强 《润滑与密封》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期51-53,57,共4页
针对工作在高温、高速、重载等极限工况条件下的航空发动机用滚动轴承的运转状态的特殊性,介绍了一种应用多传感器进行测量的轴承监测及性能考核系统。并对该种工况下工作轴承的主要失效形式进行了分析。通过测量轴承运转时多种反映其... 针对工作在高温、高速、重载等极限工况条件下的航空发动机用滚动轴承的运转状态的特殊性,介绍了一种应用多传感器进行测量的轴承监测及性能考核系统。并对该种工况下工作轴承的主要失效形式进行了分析。通过测量轴承运转时多种反映其工况的特征信号,实现了对轴承的运转状态和故障发生、发展的过程的监控。 展开更多
关键词 滚动轴承 极限工况 监测 失效形式
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高速圆柱滚子轴承的热分析模型 被引量：19
8
作者 刘志全 张鹏顺 沈允文 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第4期607-611,共5页
分析了高速圆柱滚子轴承的发热因素，建立了高速圆柱滚子轴承的功率损失计算模型、热传递计算模型和热流分析模型。这些模型的建立，为定量计算轴承发热及温度分布奠定了基础。
关键词 高速 滚子轴承 功率损失 热传递 温度分布
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非线性调频模态分解-同步提取变换方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用 被引量：8
9
作者 李志农 胡志峰 +2 位作者 毛清华 张旭辉 陶俊勇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1324-1330,共7页
传统同步提取变换(SET)方法在处理多分量非平稳复杂信号时,各相邻分量的瞬时频率差要大于窗函数频率支撑范围的2倍,否则时频结果易发生频率混叠,而工程信号常常难以满足。此外,在处理高噪的复杂信号时,其时频分辨率往往不理想。针对此不... 传统同步提取变换(SET)方法在处理多分量非平稳复杂信号时,各相邻分量的瞬时频率差要大于窗函数频率支撑范围的2倍,否则时频结果易发生频率混叠,而工程信号常常难以满足。此外,在处理高噪的复杂信号时,其时频分辨率往往不理想。针对此不足,将非线性调频模态分解(VNCMD)引入SET中,提出一种VNCMD-SET的故障诊断方法。利用VNCMD通过结合解调手段以及变分模态分解的联合优化方案来有效处理频率临近甚至交叉的非平稳信号,对故障信号进行分解重构,对该重构信号进行SET处理。将所提方法与传统SET方法进行对比研究,并进行实验验证。仿真和实验结果表明:VNCMD-SET方法明显优于传统SET方法,克服了传统SET方法的不足;VNCMD-SET方法能有效提取出故障信号的频率特征,且不发生混叠,同时具有一定的抗噪性能。 展开更多
关键词 滚动轴承 非线性调频模态分解 同步提取变换 故障诊断
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高速圆柱滚子轴承保持架动力学分析 被引量：8
10
作者 张志华 邓四二 +3 位作者 周彦伟 杨海生 曹雪梅 杜辉 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第2期16-18,22,共4页
高速圆柱滚子轴承保持架动态性能及可靠性直接影响着轴承的工作性能,其运动不稳定性易造成轴承早期失效。本文在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承保持架瞬态动力学方程,利用Newton— Raphson和龙格-库塔算法,对轴承保持架... 高速圆柱滚子轴承保持架动态性能及可靠性直接影响着轴承的工作性能,其运动不稳定性易造成轴承早期失效。本文在高速圆柱滚子轴承动力学研究基础上,建立了轴承保持架瞬态动力学方程,利用Newton— Raphson和龙格-库塔算法,对轴承保持架动态性能进行了分析,并开发了相应的分析软件,在此基础上,对保持架设计参数与轴承保持架动态性能关系进行了研究。研究结果表明,引导间隙和兜孔间隙是影响保持架稳定性的重要因素。 展开更多
关键词 圆柱滚子轴承 轴承保持架 动力学
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超低温高速混合式陶瓷轴承性能研究 被引量：6
11
作者 古乐 王黎钦 +3 位作者 齐毓霖 苏为民 钱宗德 郑亚青 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期157-159,共3页
为了改善超低温轴承在高速重载下的运转性能,利用混合式Si3N4陶瓷球轴承取代现有的9Cr18钢球轴承.对2种轴承工作在dm@n值为2.14×106 mm@r/min和最高2 360MPa接触应力条件下的运转性能参数进行了理论计算与分析.结果表明,混合式轴... 为了改善超低温轴承在高速重载下的运转性能,利用混合式Si3N4陶瓷球轴承取代现有的9Cr18钢球轴承.对2种轴承工作在dm@n值为2.14×106 mm@r/min和最高2 360MPa接触应力条件下的运转性能参数进行了理论计算与分析.结果表明,混合式轴承中球的离心力不到钢轴承球的1/2,并且各球之间的差异以及球与套圈滚道接触角的变化明显小于全钢轴承,陀螺力矩和旋滚比也远小于全钢轴承.对轴承中球/环材料摩擦配副在常温和LN2环境中的摩擦学性能进行了试验测试,表明Si3N4/9Cr18配副的摩擦系数始终比9Cr18/9Cr18配副稳定,且Si3N4球与9Cr18钢盘之间不会出现严重的粘着现象.在LN2环境高速轴承台架上的考核中全钢轴承寿命不到8 min,而混合式轴承寿命超过了120min,充分说明了在该工况下混合式轴承具有更优越的综合性能. 展开更多
关键词 超低温 高速混合式陶瓷轴承 摩擦学性能 火箭 发动机 涡轮泵 滚动轴承
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高速滚动轴承环间气流特性数值模拟 被引量：8
12
作者 刘红彬 张磊 +1 位作者 史永生 王海洋 《机械设计》 CSCD 北大核心 2016年第6期61-66,共6页
以角接触球轴承为研究对象,采用FLUENT流体计算软件对高速滚动轴承环间气相介质的状态进行数值模拟,获得了环间气流速度场和压力场的分布特性,揭示了轴承转速对环间气相介质流动状态的影响规律。结果表明:内圈小端面气流的切向速度符合... 以角接触球轴承为研究对象,采用FLUENT流体计算软件对高速滚动轴承环间气相介质的状态进行数值模拟,获得了环间气流速度场和压力场的分布特性,揭示了轴承转速对环间气相介质流动状态的影响规律。结果表明:内圈小端面气流的切向速度符合腔型/旋转结构中气相介质的运动规律;由于小端面湍流强度较小,且靠近外圈有涡存在,因此靠近内圈喷油更利于润滑油的进入,从而可确定最佳喷油位置位于该端面无量纲径向坐标0.25处;随着转速增大,轴承环间气流周向压力值两极化变得越明显,压力分布无明显迁移,轴承环间存在利于润滑油贴滚道运动的气流径向作用力。该研究结果为开展高速滚动轴承喷油润滑油液的穿透机理提供了更真实的边界条件和初值。 展开更多
关键词 滚动轴承 喷油润滑 气相介质 切向速度
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高速四点接触球轴承力学模型的数值求解算法 被引量：8
13
作者 路春雨 刘少军 戴瑜 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期123-130,共8页
文中根据Hertz弹性接触理论分别建立了零转速和高速工况下四点接触球的力学模型;针对高速四点接触球轴承力学模型数值求解初值难以确定和不易收敛的问题,提出了一种基于Newton-Raphson理论的高速四点接触球轴承力学模型的数值求解算法,... 文中根据Hertz弹性接触理论分别建立了零转速和高速工况下四点接触球的力学模型;针对高速四点接触球轴承力学模型数值求解初值难以确定和不易收敛的问题,提出了一种基于Newton-Raphson理论的高速四点接触球轴承力学模型的数值求解算法,并给出了迭代变量取值范围及收敛因子的选取原则.为了降低求解难度,文中通过对高速四点接触球轴承力学模型进行数学变形,使得未知量的个数减少了一半.为了解决求解规模较大非线性方程组时经常出现卡死现象的问题,文中通过优化算法解决卡死现象,并提高了计算效率.文中算法计算结果与Jones程序结果的比较表明,调整收敛因子可控制文中算法的收敛性和收敛速度,从而验证了文中算法的正确性. 展开更多
关键词 球轴承 载荷分布 拟静力学 数值求解
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惯性陀螺仪高速精密微型球轴承的动态摩擦力矩特性 被引量：5
14
作者 李松生 凌杰 陈剑 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期429-441,共13页
针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题,在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理,考虑润滑油特性,按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型,对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对... 针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题,在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理,考虑润滑油特性,按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型,对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对轴承内部摩擦力矩的影响进行了分析,并进行了系统的试验研究.结果表明,该数学模型正确可行,可以指导高速微型球轴承的设计、优化和应用. 展开更多
关键词 高速微型球轴承 拟动力学 润滑油特性 摩擦力矩 试验机
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高速电主轴单元的振动性能研究 被引量：6
15
作者 张珂 吴玉厚 张丽秀 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2005年第4期407-411,共5页
目的高速电主轴单元是实现高速、超高速磨削加工的关键技术之一.主要研究应用陶瓷轴承对电主轴动态性能的影响.方法采用“外点惩罚函数法”与“凑整解法”相结合的算法进行了陶瓷球轴承优化设计,并对电主轴进行了静、动态性能实验研究.... 目的高速电主轴单元是实现高速、超高速磨削加工的关键技术之一.主要研究应用陶瓷轴承对电主轴动态性能的影响.方法采用“外点惩罚函数法”与“凑整解法”相结合的算法进行了陶瓷球轴承优化设计,并对电主轴进行了静、动态性能实验研究.结果探讨了陶瓷轴承电主轴单元结构布局形式的选择,分析了高速电主轴的振动性能.结论研究表明,应用陶瓷轴承作为主轴支承,电主轴单元振动小、温升低、运转精度高,有效提升电主轴功率和极限转速,适应高速、高效磨削加工的要求. 展开更多
关键词 电主轴 陶瓷轴承 振动 磨削
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高速圆柱滚子轴承温度分布的计算与测试 被引量：5
16
作者 刘志全 沈允文 +1 位作者 张鹏顺 力华东 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第5期805-811,共7页
针对高速圆柱滚子轴承Ｄ１８４２９２６Ｓ３Ｑ１的２３种工况条件，进行了轴承工作系统温度分布的计算和测试，计算结果与测试结果基本吻合，此为有效控制航空发动机主轴滚子轴承关键部位的温度提供了理论和实验依据。
关键词 高速 圆柱滚子轴承 温度分布 测试
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高速主轴用陶瓷滚动轴承 被引量：7
17
作者 王军 吴玉厚 +1 位作者 蔡光起 郑焕文 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期110-114,共5页
根据近年来国外高速轴承的研究成果，对混合式陶瓷球轴承的特点、陶瓷球的材料与加工。
关键词 高速主轴 陶瓷轴承 润滑 滚动轴承 高速轴承
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直升机高速四点接触球轴承接触疲劳可靠性评估方法 被引量：7
18
作者 刘少军 路春雨 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期130-137,共8页
为了准确高效地分析高速四点接触球轴承的接触疲劳可靠性,将蒙特卡罗随机有限元(MCSFEM)与应力-强度干涉理论相结合提出了一种有效的可靠性分析方法.在高速、高温和弹流润滑(EHL)的复杂工况下,利用有限元法(FEM)建立了基于热-结构耦合... 为了准确高效地分析高速四点接触球轴承的接触疲劳可靠性,将蒙特卡罗随机有限元(MCSFEM)与应力-强度干涉理论相结合提出了一种有效的可靠性分析方法.在高速、高温和弹流润滑(EHL)的复杂工况下,利用有限元法(FEM)建立了基于热-结构耦合分析的有限元模型.考虑到轴承材料属性、润滑油参数及接触疲劳强度的随机性对可靠性的影响,在借助MC-SFEM和K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验确定了高速四点接触球轴承疲劳接触应力分布类型的条件下,根据应力-强度干涉理论建立了高速四点接触球轴承接触疲劳可靠性评估方法.结果表明:与传统的MC-SFEM方法相比,该方法的耗时仅是传统MC-SFEM的0.243%,两者之间的可靠性误差仅为1.48%,进一步验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 直升机 高速四点接触球轴承 随机有限元 可靠性 蒙特卡罗
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角接触球轴承疲劳寿命影响因素分析 被引量：6
19
作者 陈玉莲 肖曙红 李俊文 《机床与液压》 北大核心 2013年第23期85-87,共3页
基于滚动轴承L-P寿命预测模型,对影响角接触球轴承疲劳寿命的各种因素进行了分析,包括滚道接触面表面粗糙度、轴承工作温度、载荷、速度、轴承材料等,提出了提高角接触球轴承工作寿命的措施。
关键词 角接触球轴承 疲劳寿命 影响因素 措施
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高速滚动轴承脂润滑的试验研究 被引量：6
20
作者 蒋书运 朱宝库 王连明 《轴承》 北大核心 1994年第5期28-29,共2页
对滚动轴承高速情况下脂润滑进行了试验研究．介绍了试验装置。试验结果表明，该装置设计合理．高速滚动轴承用胳润滑是可行的。
关键词 高速滚动轴承 脂润滑 试验
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