基于横向振动的旋转机械扭振信号提取方法

在转子系统中存在横向振动与扭转振动的耦合，扭转振动的信息被调制在横向振动之中。鉴于此，提出一种基于横向振动传感器信号提取微弱扭转振动信息的方法。通过对横向振动信号进行Hilbert振动分解得到单一成分的信号，再通过Hilbert变换从中提取相位角，分解相位角即可获得扭振信号，进而计算出原始扭振信号的幅值与频率。数值仿真和试验结果表明，该方法可以精确地获取扭振信号，具有较高的频率分辨率，试验提取得到的频率相对误差仅为0.38%，并通过工业级离心压缩机试验台验证了其工程应用的可行性。该方法可实现对未安装专门扭振测试仪的机组进行扭振补充监测，提供了一种工程扭振监测的便捷途径。     

改进字典学习的振动信号检测方法

机械零部件振动信号包含了大量机械系统运行状态信息,针对传统检测方法依赖于经验知识和人工定参,提出了一种改进字典学习的振动信号检测方法。通过原始振动信号自身驱动,采用非负条件下基于K奇异值分解的改进算法训练超完备字典,结合基追踪算法稀疏编码,重构实现振动信号预处理。根据重构信号的包络谱,对比先验计算频率。仿真和实验结果表明,改进字典学习的振动信号检测方法能够有效提取故障频率,适用于故障检测,为基于振动信号实现机械系统智能化维护提供了参考。     

行星齿轮箱的定子电流信号诊断方法试验研究

为了解决风力双馈感应发电机（doubly fed induction generator,简称DFIG）行星齿轮箱故障诊断中常规振动检测技术成本高、现场安装与实施困难等问题,提出了一种直接利用DFIG定子电流信号的间接诊断方法。利用电动机、行星齿轮箱和变频器等通用设备,建立了一个简便易行的DFIG传动系统故障模拟试验台。通过模拟试验和Hilbert解调谱分析方法,以行星齿轮为例,研究传动系统的DFIG定子电流信号故障感应机理,探讨故障特征频率成分随发电机运行工况的变化规律。通过与振动加速度信号和扭振信号的对比分析,表明DFIG定子电流信号可以兼顾反映行星齿轮的径向振动与扭振信号的振动特征,可作为实际风电机组常规振动检测技术的一种替代方法。     

基于小波包能量谱和Hilbert包络分析的行星齿轮故障诊断

行星齿轮啮合振动信号噪声干扰大,难以诊断齿轮的故障。提出一种基于扭转振动信号的行星齿轮故障诊断方法。结合小波包能量谱和Hilbert包络分析用于轴系扭转振动信号进行识别行星齿轮的早期故障。将这种方法应用于行星齿轮箱在行星齿轮磨损和行星齿轮出现断齿故障状态下采集到的实际故障行星齿轮扭转振动信号,发现这种方法能识别两种状态下的行星齿轮故障特征。将小波包能量谱和Hilbert包络分析应用于两种故障状态下的横向振动信号,发现行星齿轮磨损故障不能准确识别。实验结果表明新方法对行星齿轮早期故障的识别更敏感、准确。     

基于定子电流监测机械系统扭转振动的研究

本文介绍了一种利用定子电流监测机械系统故障的方法。机械系统发生故障时,就会引起齿轮啮合刚度的变化,使轴产生扭转振动,与之相连的交流电机的气隙扭矩就会波动,气隙扭矩的波动通过定子磁通引起定子电流的变化。分析定子电流的信号来监测系统的故障。     

基于扭转振动信号的行星齿轮箱齿根裂纹故障动力学仿真

基于振动的分析方法在行星齿轮箱齿根裂纹故障诊断中得到了广泛的应用.与传统的横向振动信号相比,扭转振动信号理论上不受时变传递路径的调制影响;其频率成分简单,易于提取故障特征.对动力学模型中提取的扭转振动信号进行分析,实现了齿根裂纹故障诊断.建立了健康行星齿轮箱的刚柔耦合模型并进行了验证;基于健康行星齿轮箱的模型,建立了3种构件的裂纹故障模型,提取了故障行星齿轮箱的动态响应信号;通过分析横向振动信号和扭转振动信号来诊断齿根裂纹故障.结果表明,采用扭转振动信号诊断行星齿轮箱轮齿裂纹故障是可行的,其相比传统的横向振动信号更具优越性.     

动车牵引驱动轴系的扭转振动特性分析

动车牵引驱动轴系的扭转振动是影响高速列车运行平顺性和安全可靠性的关键问题之一。着眼于某型动车的牵引驱动轴系,在简要介绍其组成和结构特点的基础上,通过合理的简化和等效措施构建了该牵引驱动轴系的一个具有5个转动惯量和4个扭转刚度系数的集总参数模型;然后,在考虑主从动齿轮啮合关系的基础上,采用刚度影响系数法建立了该集总模型的无阻尼自由振动方程;最后,在MATLAB中编制程序并求解了该牵引驱动轴系的扭转固有频率和振型。在集总参数模型振动方程的基础上,利用MATLAB/Simulink建立了相应的力学仿真模型,计算得到了牵引驱动轴系的扭转加速度和位移伯德图,并通过频响峰值频率验证了集总模型振动方程固有频率求解的正确性。算例结果表明,构建的集总参数模型能有效地模拟动车牵引驱动轴系的扭转振动特性;牵引驱动轴系的扭转共振和疲劳问题主要存在于轴系主动侧。研究工作为进一步开展动车牵引驱动轴系的动态化设计与优化夯实了研究基础。     

发电机组橡胶柱销联轴器异常振动噪声诊断

为诊断某型柴油发电机组产生的异常噪声故障,将经验模态分解方法(empirical mode decomposition,简称EMD)和Hilbert变换用于发电机主轴承的非平稳振动信号处理,有效提取了主轴承振动信号的时频特征,对机组振动噪声信号、发电机主轴承振动和轴系扭振信号进行了分析。诊断结果表明,由于柴油机激励下机组轴系扭振幅值过大,引起柱销联轴器橡胶件表面的相对运动,产生干摩擦作用力,导致机组轴系产生间歇性的异常振动噪声。该方法对旋转轴系部件摩擦引起的振动噪声故障诊断具有参考价值。     

电流与振动信号融合的转子系统故障诊断研究

针对传统转子系统故障诊断信号的单一性,提出了基于电机电流和多传感器振动信号的融合信号的转子系统故障诊断方法。首先在单跨转子试验台上模拟转子系统的不平衡、不对中、碰磨故障,并采集不同故障类型下拖动电机的电流信号及不同位置的振动信号,其次利用小波包能量法对采集的信号进行特征值提取,最后利用贝叶斯网络对转子系统故障类型进行识别。试验结果表明:与只利用电机电流信号或振动信号相比,利用融合信息进行转子系统故障诊断准确率明显提高。     

感应电机驱动的机械系统无传感器监测方法研究

提出一种应用于感应电机驱动的机械系统无传感器监测的谐波导纳估计方法。基于特别选定的基元函数,并结合遗传算法,给出一种自适应信号分解算法,用来提取电机电信号中的相关谐波,具有从强瞬态调制波干扰的信号中提取微弱谐波信息的优点,尤其是当瞬态调制波的载波频率与要提取的谐波频率相同时,仍可获得满意的结果。应用提出的方法,对感应电机驱动的机械系统转子失衡问题进行了实验研究,结果表明,获得的电机谐波导纳的偏心谐波幅值能够敏感地反映转子的失衡状态,从而可实现在无传感器条件下对电机驱动的机械系统进行状态监测和诊断。与振动法的对比实验证实了该方法的可行性。     

混合动力挖掘机轴系扭振特性

建立了混合动力挖掘机轴系的有限元分析模型,对轴系前5阶模态进行了计算。计算结果表明：与传统挖掘机相比,混合动力挖掘机轴系的1阶模态频率下降了270Hz;前2阶模态的振型均为扭转振动。建立了混合动力挖掘机轴系的动力学仿真模型,对轴系的扭振特性进行了仿真研究。仿真结果表明：混合动力系统轴系存在周期性的扭振,扭角变化幅度为±0.003°,扭振频谱存在峰值,峰值频率约为48.9Hz。建立了混合动力挖掘机轴系扭振测试实验台,对不同转速下轴系的最大扭角进行了实验测试。实验结果表明：当混合动力系统轴系转速大于1100r/min时,轴系的最大扭角保持不变,约为0.003°;当混合动力系统轴系转速小于1100r/min时,轴系的最大扭角随转速的减小而增大;当轴系转速为896r/min时,轴系的最大扭角约为0.007°。     

轴系扭转振动计算方法的研究与分析软件的开发

扭转振动是具有旋转部件的机械系统普遍存在的力学物理现象,研究共振动特征具有重要的现实价值的现实意义.本文研究建立了轴系多分支扭转振动计算模型,并利用VB6.0开发了相应的计算软件,所开发的应用软件具有界面友好、功能完善、操作简便易行、通用性好等特点。为验证模型的软件的正确性,通过应用实例进行验证,结果表明模型和软件是正确可行的,对轴系扭振分析计算有很大的应用价值。     

Detection of a static eccentricity fault in a closed loop driven induction motor by using the angular domain order tracking analysis method

In this study, a new method was presented for the detection of a static eccentricity fault in a closed loop operating induction motor driven by inverter. Contrary to the motors supplied by the line, if the speed and load, and therefore the amplitude and frequency, of the current constantly change then this also causes a continuous change in the location of fault harmonics in the frequency spectrum. Angular Domain Order Tracking analysis (AD-OT) is one of the most frequently used fault diagnosis methods in the monitoring of rotating machines and the analysis of dynamic vibration signals. In the presented experimental study, motor phase current and rotor speed were monitored at various speeds and load levels with a healthy and static eccentricity fault in the closed loop driven induction motor with vector control. The AD-OT method was applied to the motor current and the results were compared with the traditional FFT and Fourier Transform based Order Tracking (FT-OT) methods. The experimental results demonstrate that AD-OT method is more efficient than the FFT and FT-OT methods for fault diagnosis, especially while the motor is operating run-up and run-down. Also the AD-OT does not incur any additional cost for the user because in inverter driven systems, current and speed sensor coexist in the system. The main innovative parts of this study are that AD-OT method was implemented on the motor current signal for the first time.     

船舶推进轴系扭振模拟实验系统研究

根据船舶扭振的特点,采用模块化设计,开发船舶推进装置的扭振模拟实验平台;以齿盘和光电开关为传感器,NI的信号调理箱、数据采集卡等为主要器件实现扭振信号的采集;基于LabVIEW软件构建扭振监测系统。该系统实时监测推进轴系的振动情况,同时对振动信号做时域分析、频域分析和相位分析等。实验还模拟了激振力、负载等原因引起的扭振情况。实验结果表明,该方案实现了设计的目标,较好地满足了教学及科研需求。     

Evaluating the influence of mechanical system vibration characteristics on servo motor efficiency

In this study, the influence of mechanical vibration characteristics on the efficiency of a servo motor was experimentally investigated. For this purpose, a dedicated apparatus comprising two servo motors connected to a coupling was used. The efficiency of the motor was investigated by first considering the signals of voltage and current; then, the mechanical power was calculated from the acquired torque and angular velocity supplied by the motor. Subsequently, working conditions involving different angular velocities and loading torques were investigated to generate a motor efficiency map. To clarify the influence of the vibration characteristics on the motor efficiency, two types of couplings differing in torsional stiffness and damping characteristics were considered—Type A and Type B. The efficiency was calculated for eight vibration conditions imposed via the selection of the velocity control gain settings for both types. Resultantly, the manner in which the efficiency is affected by the vibration conditions was clarified. Moreover, coupling in the case of better vibration damping characteristics was confirmed to yield a higher motor efficiency for all gain settings. Furthermore, motor working conditions corresponding to high and low motor efficiencies were evaluated, and the motor thermal behavior was investigated. Overall, a lower motor efficiency was confirmed to be associated with increasing temperatures. These results suggest the importance of the vibration characteristics of mechanical systems for achieving high efficiency.     

汽轮机叶片问题引发的异常振动故障诊断

从一台300MW机组的轴系异常振动诊断入手,研究了该型机组更换叶片后低压转子的振动特点和处理方法.其现场动平衡方法为解决该型机组轴系振动故障问题提供了有效和借鉴.     

基于 VMD 的数控机床旋转机械运行路径偏离故障检测方法

为精准提取数控机床旋转机械设备故障信息,量化数控机床旋转机械运行路径偏离程度,提出一种基于 VMD 的旋转机械运行路径偏离故障检测方法。分析数控机床旋转机械设备运行频率和振动情况,运用突变检测算法优化采集效率,使用自适应脉冲法采样机械信号;创建约束变分模型,利用遗传算法搜索信号变量最优值,通过 VMD 法分离信号频域分量,提取机械信号故障特征;通过聚类法评估路径偏离水平,构建胶囊网络进行路径偏离故障检测,利用 squash 函数挤压处理胶囊矢量并提升矢量维度,运用特征编码和归一化处理获得高精度偏离故障检测输出值。实验结果表明,所提方法检测的数控机床旋转机械运行路径偏离故障效果较好,且检测效率较高。     

某矿用车橡胶式扭振减振器的优化设计研究

针对某矿用车的传动轴断裂问题,通过对其发动机轴系扭振状况的研究,利用传统双扭摆模型求取了橡胶式扭振减振器基本参数,据此设计的减振器在理论上达到了减小轴系扭转振动的目的,可用于解决由发动机激励引起的传动轴扭振过大问题.     

农田水利设备中抽水泵机械振动故障检测方法

针对抽水泵机械振动故障检测中存在的检测效果差的问题,提出一种新的农田水利设备中抽水泵机械振动故障检测方法。分析农田水利设备中抽水泵机械振动信号,提取任意时段特征频率,采用小波包多层分解滤除噪声。对不同数组统计和分析,通过多尺度模糊熵提取抽水泵机械振动故障特征;优化选择测点和特征向量,结合最小二乘支持向量机( LSSVM ),采用多层结构进行多次特征学习,区分故障特征,实现抽水泵机械振动故障检测。实验结果表明,采用所提方法可准确提取抽水泵机械振动故障信号,并且能够准确区分正常信号和故障信号,验证了该方法的可行性。     

基于曲轴回转振动信号的多缸内燃机诊断研究

对机车柴油机的实测结果表明它与缸数少的内燃机有很大差别,本文针对多缸内燃机的特点提出了故障特征矢量的提取方法和基于子空间法模式识别的回转振动信号故障诊断方法。