改进MOMEDA方法及其在滚动轴承故障特征增强中的应用

针对多点最优最小熵解卷积调整(Multipoint Optimal Minimum Entropy Deconvolution Adjusted,MOMEDA)方法在增强轴承故障特征时无法自动识别故障脉冲周期及解卷积信号长度减少的不足,提出一种改进的MOMEDA(Improved MOMEDA,IMOMEDA)方法.采...     

STOCHASTIC PROGNOSTICS FOR ROLLING ELEMENT BEARINGS

The capability to accurately predict the remaining life of a rolling element bearing is prerequisite to the optimal maintenance of rotating machinery performance in terms of cost and productivity. Due to the probabilistic nature of bearing integrity and operation condition, reliable estimation of a bearing's remaining life presents a challenging aspect in the area of maintenance optimisation and catastrophic failure avoidance. Previous study has developed an adaptive prognostic methodology to estimate the rate of bearing defect growth based on a deterministic defect-propagation model. However, deterministic models are inadequate in addressing the stochastic nature of defect-propagation. In this paper, a stochastic defect-propagation model is established by instituting a lognormal random variable in a deterministic defect-propagation rate model. The resulting stochastic model is calibrated on-line by a recursive least-squares (RLS) approach without the requirement of a priori knowledge on bearing characteristics. An augmented stochastic differential equation vector is developed with the consideration of model uncertainties, parameter estimation errors, and diagnostic model inaccuracies. It involves two ordinary differential equations for the first and second moments of its random variables. Solving the two equations gives the mean path of defect propagation and its dispersion at any instance. This approach is suitable for on-line monitoring, remaining life prediction, and decision making for optimal maintenance scheduling. The methodology has been verified by numerical simulations and the experimental testing of bearing fatigue life.     

小波变换在滚动轴承故障诊断中的应用

采用小波包分解和信号重构的方法,提取滚动轴承振动信号中被噪声所掩盖的由滚动表面剥落磨损所引起的冲击成分,并且加以分析。通过对滚动轴承出现内圈剥落、外圈剥落和正常情况下振动信号的分析,说明了这种方法可以有效地用于滚动轴承的故障诊断。     

滚动轴承故障特征的小波提取方法

分析了有故障的滚动轴承在运转中的振动信号特征 ,采用一种无频带错位的小波包算法进行滚动轴承的故障特征信号提取 ,清晰地刻画出轴承故障冲击的特征函数 ,通过试验证明了该方法的有效性 ,且具有很高的信噪比     

滚动轴承测振系统的研究

本文对目前我国使用的轴承振动加速度测试系统进行了理论分析和实验研究,得出下列几点结论性意见：1.从理论计算、实测传感系统的谐振频率和实测轴承振动的频谱,都说明目前所用的弹簧连接的压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间。2.从理论和实验都证明弹簧连接的压电晶体加速度计轴承振动测试系统,在触针和轴承外圈之间加油能降低系统的谐振幅值,而不能提高系统的谐振频率到10kHz以上,谐振频率仍在3～4kHz之间。3.本文对目前使用的动圈式轴承振动速度传感测试系统的谐振频率进行了实测,说明速度传感系统谐振频率在12kHz附近。众所周知,轴承振动频率一般在50Hz～10kHz之间,动圈式速度传感系统谐振频率在12kHz左右,和动圈式速度传感系统测试轴承振动,能真实地反映出轴承的振动情况;而触针式压电晶体加速度计测试系统谐振频率在3～4kHz之间系统的固有频率会影响测值的真实性,因此它不能反映同承的真实振动情况,所以对于轴承这种特殊零件的振动测量,速度传感器比加速度传感器适用。因此本文最后建议用动圈式速度传器对轴承振动进行速度测量。     

基于时频分布的行星齿轮箱滚动轴承故障诊断研究

齿轮箱滚动轴承缺陷的两个主要特征不仅与频率有关,而且与时间有着密切的关系.如果单从时域或者频域分析滚动轴承的故障信号,很难获得故障信号的特征全貌.使用时间和频率的联合函数来表示信号,将联合时频分析引入滚动轴承的故障诊断,进行信号分析,会更符合实际.文中结合实例对行星齿轮箱滚动轴承的各种振动信号进行分析,结果表明,通过对信号作伪Wigner-Ville分布(pseudo-Wigner-Ville distribution,PWD),能形象、直观地反映出轴承故障的时-频域信息,而且对故障信息具有较强的判别能力,得到比较理想的诊断结果,为机械振动的非平稳时变信号的分析提供了方便可行的手段.     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。     

基于1 1／2维谱的滚动轴承故障诊断

提出了基于１１／２维谱的滚动轴承故障诊断新方法。１１／２维谱保留了信号的相位信息且能够有效抑制噪声。用１１／２维谱分析滚动轴承振动信号,可以提取由于二次相位耦合产生的非线性特征,识别故障模式。试验结果表明,这种方法能有效地诊断滚动轴承故障,且对初期故障很敏感。     

ARTIFICIAL NEURAL NETWORK BASED FAULT DIAGNOSTICS OF ROLLING ELEMENT BEARINGS USING TIME-DOMAIN FEATURES

A procedure is presented for fault diagnosis of rolling element bearings through artificial neural network (ANN). The characteristic features of time-domain vibration signals of the rotating machinery with normal and defective bearings have been used as inputs to the ANN consisting of input, hidden and output layers. The features are obtained from direct processing of the signal segments using very simple preprocessing. The input layer consists of five nodes, one each for root mean square, variance, skewness, kurtosis and normalised sixth central moment of the time-domain vibration signals. The inputs are normalised in the range of 0.0 and 1.0 except for the skewness which is normalised between −1.0 and 1.0. The output layer consists of two binary nodes indicating the status of the machine—normal or defective bearings. Two hidden layers with different number of neurons have been used. The ANN is trained using backpropagation algorithm with a subset of the experimental data for known machine conditions. The ANN is tested using the remaining set of data. The effects of some preprocessing techniques like high-pass, band-pass filtration, envelope detection (demodulation) and wavelet transform of the vibration signals, prior to feature extraction, are also studied. The results show the effectiveness of the ANN in diagnosis of the machine condition. The proposed procedure requires only a few features extracted from the measured vibration data either directly or with simple preprocessing. The reduced number of inputs leads to faster training requiring far less iterations making the procedure suitable for on-line condition monitoring and diagnostics of machines.     

磁电轴承中抑制不平衡振动的陷波滤波器设计方法

为解决陷波滤波器在实际应用中存在影响控制系统稳定性的问题和兼顾系统的干扰抑制和稳定特性,提出了一种陷波滤波器的设计方法。该陷波滤波器采用通用式结构,其中心频率分布在转子转速附近以抑制不平衡振动。陷波滤波器中的其他三个参数,与滤波器的带宽和极点分布相关,可影响系统的稳定性。推导出包含该陷波滤波器的系统传递函数和稳定方程,综合采用根轨迹、频域分析的方法,给出了这三个参数与系统稳定性的关系。然后考虑稳定裕量、刚度、振荡幅度和滤波效果的要求以设计陷波滤波器。试验结果表明,采用该设计方法的陷波滤波器,不仅使磁电轴承的转速衰减率和控制电压噪声分别减小91％和67％,而且也使系统的稳定性指标和附加振荡幅度满足设计指标。     

滚动轴承高可靠寿命的理论计算方法

本文在假设轴承钢的接触疲劳寿命服从三参数威布尔分布的基础上提出了滚动轴承的高可靠寿命的理论计算方法,对3种型号共164套圆锥滚子轴承的可靠性试验结果分析表明,其实际高可靠寿命与用本文提出的方法直接计算的结果基本相同。     

滚动轴承的损伤机理与大颗粒磨损金属的状态监测

论述了滚动轴承的失效机理及在线监测的重要性。介绍了加拿大ＧａｓＴｏｐｓ公司研制开发的在线、全液流、大颗粒磨损金属监测的金属扫描仪ＭｅｔａｌＳＣＡＮ的原理和功能。其测试结果与试验台验证结果有良好的一致性,已在实际中应用。     

奇点分析单元法在断裂问题中的应用

将裂纹应力计算问题导向哈密顿体系，利用分离变量法及本征函数向量展开等方法，推导出裂纹尖端的尖力奇性解的计算公式。结合变分原理，提出一种解决应力奇性计算的奇点分析单元。将此分析单元与有限元法相结合，可以进行某些断裂力学或复合材料等应力奇性问题的计算及分析。数值计算结果表明，该方法具有精度同，使用十分方便、灵活等优点，是哈密顿体系优越性的一次具体体现。     

SELF-ALIGNING EVEN LOAD MECHANISM OF MULTI-ROW BEARINGS OF LARGE STRIP ROLLING MILL

The load distribution of multi-row bearings of large strip rolling mill is fully analyzed by 3D contact boundary element method (BEM). It is found out that bearings are frequently worn out due to serious uneven load on the multi-row rollers. The constraint mechanism of the previous rolling system is found to be unreasonable by theoretical analysis on heavy machinery structure. A mechanism of self-aligning even load for workroll bearing of 2 050 mm hot rolling mill of Baoshan I&S Co. is developed. This device is manufactured with particular regard to the structure of 2 050 mm hot rolling mill mentioned above. Hence, uneven load on multi-row bearings is greatly relieved and their lives are remarkably prolonged. Meanwhile, theoretical analysis and on-spot tests prove the rationality and validity of the device.     

基于AR模型的滚动轴承振动信号Morlet小波包络分析

滚动轴承初始故障振动信号比较弱,易被干扰噪声淹没,使得传统的包络分析方法失效。提出用Autoregressive(AR)模型对轴承故障数据进行预处理,得到包含故障脉冲冲击的信号。利用Kurtosis最大化准则自动获取complexMorlet小波包络分析方法的中心频率和包络带宽,避免传统的包络分析中需手工设置中心频率和包络带宽的不足。试验验证了所介绍方法的有效性。     

任意载荷作用下高速滚动轴承的寿命计算

本文依据套圈滚道控制理论讨论了在任意载荷作用下高速运转的滚动轴承中滚动体的载荷分布、运动状态及轴承使用寿命等问题,并编制了计算机程序,该程序可以分析单个轴承,也可分析同一轴上的几个轴承;可进行静力分析,也可作动态静力分析。程序还考虑到任意载荷、对称载荷和单一的轴向载荷等不同类型载荷的作用,并分别进行了处理。在基本方程的求解中提出了新的计算方法,使得求解对初始点的要求比Newton法大为降低,且收敛性较好,收敛速度较快,应用本程序对某发动机中若干对轴承进行了分析,使用效果使人满意。     

非连续变截面梁振动研究在八音琴中的应用

为提高八音琴的生产效率，从八音琴的结构和原理出发，完成从建模、理论推导、编程到加工生产的全过程。在建模阶段，考虑到八音琴的音键多数都是非连续变截面梁的特点，依据音键头部质量占整个悬臂梁质量的比例，应用单自由度、等截面悬臂梁和非连续变截面梁三种模型。当音键头部质量占悬臂梁质量50％或以上时用单自由度模型，20％或以下时用等截面悬臂梁模型，20％以上50％以下时用非连续变截面梁模型，经理论推导得到计算这三种音键固有频率的公式。对这三种模型均做了计算机辅助设计的模块，实践证明用有限元方法计算的结果精度最高，通用性强。     

转子系统振动幅度的监测

目前国内外应用单通道信号或一截面相互垂直双通道信息融合监测转子系统振动幅度的方法,漏报警率很高。文中探讨将模态分析和频谱分析理论结合,应用转子两个截面四个探头信息监测转子振动幅度。论述了转子自由振动、强迫振动和瞬态振动时转子振动监测参数的计算原理。以滑动轴承支承的单盘偏置转子系统为例,阐述了本原理的应用。     

IDENTIFY THE SELF-EXCITED VIBRATION OF ROLLING MILL DRIVE TRAINS IN ROLLING SLIPPAGE

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｉｎｃｅｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｒａ，ｔｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎａｎｕｍｂｅｒｏｆｃｌａｓｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｏｒｓｉｏｎａｌｖｉｂｒａ...