网络化设备巡检系统的设计与实现

针对目前的设备巡检系统,其前台巡检仪笨重且只具有数据采集功能,无法及时地对现场采集数据进行分析,其后台管理系统不支持远程访问等问题,设计并实现了网络化设备巡检系统.该系统由前台掌上巡检仪和后台设备巡检管理系统两大部分组成.在该系统中,其前台掌上巡检仪轻便、灵活且可以对现场信号进行基本的时域和频域分析;其后台巡检管理系统不仅可以实现对巡检数据进行更加深入的信号分析、诊断及报表,而且可以通过Internet实现远程访问和共享.     

基于局域均值分解的机械故障欠定盲源分离方法研究

结合局域均值分解(Local mean decomposition,LMD)和盲源分离各自的特点,提出一种基于局域均值分解的欠定盲源分离方法.该方法利用LMD对观测信号进行分解,得到一系列的生产函数分量,将所得到的生产函数(Production functions,PF)分量和原观测信号组成新的观测信号.对构成的新观测信号进行白化处理和联合近似对角化,得到源信号的估计.该方法能有效解决传统的盲源分离方法要求源信号满足非高斯、平稳和相互独立的假设,且要求观测信号数多于源数的不足等问题.仿真结果表明,所提出的方法是有效的,在处理非平稳信号混合的欠定盲分离方面,比传统时频域的盲源分离方法得到了更好的分离效果.将提出的方法应用到滚动轴承的混合故障分离中,试验结果进一步验证该方法的有效性.     

自适应径向抛物线核时频分布及其在故障诊断中的应用

针对二次型时频分布中固定核函数性能依赖于信号的局限性,提出一种新的自适应核函数--径向抛物线型核(radial parabola kernel, RPK).该核函数可根据被分析信号的不同特性,采用优化方法自适应对模糊函数进行低通滤波,最大程度地滤除交叉干扰项,提高时频分辨率,具有对信号的广泛自适应性.与常用的Wigner-Ville分布、Choi-Willams分布、锥形核分布相比,显示了其明显的优势.最后,将该核函数应用于轴承故障诊断中,取得很好的效果.     

经验模态分解和关联维数在机械故障诊断中的应用研究

结合经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）和关联维数各自的优点,提出了一种基于EMD和关联维数相结合的机械故障诊断方法,该方法是先对采集到的非平稳振动信号进行EMD分解,对分解后的每一个平稳的本征模函数（Intrinsic Mode Function,IMF）分量使用G_P算法进行关联积分,并通过拟合函数求出关联维数。运用关联维数可以定性地分析非线性系统的特性,从而识别转子系统的故障类型。实验结果表明该方法是有效的。     

基于Wigner高阶谱的机械故障诊断的研究

Wigner高阶谱是Wigner-ville分布到高阶矩谱域的扩展,可同时从时域和频域描述信号的高阶谱特征,是分析时变的非高斯信号的有力工具。将Wigner高阶谱应用到机械故障诊断中,研究了交叉干扰项的消除和抑噪能力。仿真和试验结果表明该方法是有效的,得到了一些有价值的结论。     

转子系统盘轴松动故障动力学建模和仿真研究

现有的松动故障动力学特性研究主要集中在非转动部件的配合松动上,而转动部件松动故障却忽略了。针对此不足,采用Hertz接触理论,建立了盘轴碰摩模型和盘轴松动转子系统的动力学模型,并进行了仿真研究。讨论了转轴转速、盘轴弹性模量、盘轴间隙、转轴阻尼、转盘阻尼、转动阻尼、转盘初始转速对转盘运动状态的影响以及转盘振动特性、盘轴位移差的变化和盘轴运动轨迹。结果表明:转轴转速、盘轴弹性模量、盘轴间隙、转轴阻尼、转盘阻尼、转动阻尼、转盘初始转速对转盘运动状态有明显的影响;在某些转速下,拍振现象会出现在转轴的波形中,其原因可能是由盘轴碰摩或者盘轴碰撞所导致,在频谱图中会出现二倍频、三倍频等高次谐波成分,随盘轴转速差的增大,高倍频的频率也会增多;当转盘转速趋于平稳时,盘轴位移差也会趋于平稳;锯齿现象会出现在转轴转盘运动轨迹中,盘轴摩擦力方向的改变会造成锯齿方向不确定,且转盘的锯齿现象表现更加明显。研究成果对盘轴松动故障的动力学特性研究具有重要的参考价值。     

基于稀化核函数主元分析的机械故障诊断方法研究

提出一种基于稀化核函数主元分析的机械故障诊断新方法.该方法通过核函数映射将非线性问题转换成高维的线性特征空间,引入可变权值对高维空间中的映射数据的协方差矩阵进行稀化,应用似然估计得到优化权值,再作主元分析,提取其非线性特征,对机械故障模式进行识别.提出的方法继承核函数主元分析的优良性质,同时又能保证在识别效率不降低下的情况下有效提高故障识别速度.仿真和实验结果表明,稀化核函数主元分析和核函数主元分析方法都能得到很好的识别效果.然而,稀化核函数主元分析由于减少了核矩阵的计算量,因而模式识别速度大大加快.     

基于非线性输出频率响应函数的转子碰摩故障诊断方法研究

以碰摩故障为研究对象,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到含有碰摩的转子系统故障诊断中。对比分析在转子与定子不同间隙下的转子系统NOFRF值的变化情况,并进行了试验验证。结果表明故障转子系统的NOFRF值对转子与定子不同间隙的变化非常敏感,因此,可以利用转子系统的NOFRF值对碰摩故障的敏感性,不仅可以有效地区分转子系统中的碰摩故障,而且还可以有效地识别转子系统中的碰摩故障的严重程度。     

静载拉伸和低周疲劳下Q235钢磁声发射特性

为揭示应力与磁声发射的关系以及明确磁声发射与铁磁性金属材料疲劳状态的关系,建立Q235钢静载拉伸的力-磁耦合模型和低周疲劳寿命模型,开展磁声发射的应用与理论研究。从有限元仿真的角度分析静载拉伸下磁声发射信号产生机理,根据低周疲劳仿真结果设计磁声发射低周疲劳试验。通过自行搭建的试验平台,验证建立的静载拉伸模型和低周疲劳模型,研究静态拉伸和低周疲劳两种状态下的磁声发射信号规律。结果表明：在静载拉伸下,在弹性范围内磁导率随着拉应力的增大呈现出线性增大的趋势,导致试件上的损耗增大,同时磁声发射信号变弱,磁声发射信号的均方根电压和包络面积呈下降趋势;在低周疲劳下,Q235钢低周疲劳寿命可以通过Smith-Watson-Topper模型进行预测,且Q235钢磁声发射信号的振幅、脉冲计数特征参数随着循环周次的增大也呈现出下降的趋势;研究成果明确了应力对磁声发射的影响以及疲劳状态对磁声发射的影响,为磁声发射的特征提取与模式识别提供了理论参考依据。     

基于变分非线性调频模态分解的滚动轴承多故障诊断方法研究

基于变分非线性调频模态分解,提出一种滚动轴承多故障诊断方法。对滚动轴承多故障振动信号分量的瞬时频率和瞬时幅值进行估计;在此基础上,通过最小化信号的带宽实现滚动轴承故障信号的重构。对比所提方法与变分模态分解法,通过实验案例对所提方法进行验证。结果表明：所提方法明显优于变分模态分解方法,即使在强噪声背景下,仍能有效地实现滚动轴承多故障信号的分解与重构,可以有效地诊断滚动轴承多故障。