基于动态小波阈值的齿轮箱振动信号降噪方法

在齿轮箱的故障诊断、在线监控等领域,通常将振动信号作为最主要的分析来源。齿轮箱在起重机的实际运行过程存在多种机构相互交联影响的情况,且信号多数时候只能通过间接的形式采集获取,造成信号中存在大量杂乱无章的干扰噪声,影响了对信号的识别和特征的提取,容易造成对故障的错报和漏报等问题。文中深入分析硬阈值函数、软阈值函数、半软阈值函数和Garrote函数,提出动态调整小波阈值的算法。动态阈值算法可以在有效抑制噪声和保留信号中有用成分之间取得更好的平衡。通过模拟信号和实测故障振动信号进行对比测试,结果表明这种动态小波阈值降噪的方法相对于半软阈值函数和Garrote阈值函数的降噪算法具有更高的信噪比和较低的均方根误差。     

基于小波变换的打夯振动分析

探讨了冲击振动检测标准建立的合理性,提出使用小波的多通道分析功能来建立冲击振动检测标准的思想。回顾了有关振动检测标准的现状和小波分析的时频特性,分别从时域、频域和小波域对某打夯机造成的冲击振动进行分析,指出从时域和频域建立冲击振动检测标准的不足及从小波域建立冲击振动检测标准的优越性,验证了从小波域建立冲击振动检测标准的合理性和可能性。     

基于小波分析的机械系统振动信号故障诊断

提出利用小波变换的时一频局部化特性及基于多分辨率分析的信号小波分解算法,辅以去噪手段,对微弱机械振动信号进行分析.有效地完成了微弱信号的提取,实现了早期故障诊断;对故障特征信号进行了时域定位;提取了故障特征频率.仿真结果表明了该分析方法的有效性.     

基于小波神经网络的电动机转子故障诊断

在电动机故障诊断技术中,基于振动和定子电流频率成分的检测是电动机故障检测的两种主要手段.讨论了基于振动故障信号的检测方法.由于电动机振动信号是非平稳随机信号,故障信号中往往含有大量的时变、短时突发性质的成分,传统的傅里叶信号分析不能有效地提取电动机的故障特征,而且还可能将含有丰富故障信息的微弱信号作为噪声去除.因此,引入比小波分析更强的小波包变换技术来提取信号的故障特征信息,得到的结果作为神经网络的输入信号,用神经网络的L-M优化算法来进行训练,然后用BP神经网络来进行故障识别.采用Matlab软件进行仿真,证实该方法对电动机故障诊断的有效性和准确性.     

基于小波熵指标的结构损伤检测

对小波熵在土木工程结构损伤检测中的适用性进行分析,利用小波变换时一频局部化性能,将小波分析和信息熵结合起来,建立小波能谱熵、小波时间熵和相对小波熵等结构损伤指标.通过数值模拟和工字梁的试验数据对各指标和损伤识别方法进行了分析检验,识别出模拟梁和试验梁的损伤位置.识别结果表明,基于小波熵的指标是一个对结构局部损伤敏感的、比较好的损伤指标.     

考虑螺栓联接结构的轴承-转子系统振动特性分析

针对含螺栓联接结构的轴承-转子系统,建立考虑陀螺力矩及因螺栓预紧力不均匀产生的初始变形量的非线性转子系统动力学模型。采用法求解转子系统运动方程,通过分岔图、时域曲线、频谱及Poincaré映射图研究存在轴承游隙时转子系统的混沌路径,并分析不同初始变形量及轴承游隙对转子系统非线性振动特性的影响,通过试验验证所得结论的准确性。研究表明,当存在轴承游隙时,预紧力不均匀产生的初始变形量增加会抑制低转速下盘的混沌运动,拟周期运动进入混沌运动状态的转速升高,临界转速附近的振动幅值增加,系统混沌路径发生变化;存在初始变形量时,随着轴承径向游隙增大,系统在低转速工作状态下即进入混沌运动运动状态,拟周期运动进入混沌运动状态的转速降低。研究结果可为含螺栓联接结构的轴承-转子系统设计提供理论参考。     

基于小波变换的ADC电流测试方法

本文提出了一种基于小波分析的混合信号电流测试方法，该方法通过小波变换对电路的动态电流信号Idd进行分解来诊断电路是否存在故障。对示例ADC电路的仿真结果表明，该方法不仅能够有效检测出电路中的各种缺陷，而且比积分法和傅里叶分析方法对故障有更高的灵敏度。     

基于小波分析的齿轮故障诊断方法的研究

主要研究了小波变换中小波的Mallat算法,并将其应用到齿轮的故障诊断之中,对微弱机械振动信号进行分析.有效地完成了微弱信号的提取,对故障特征信号进行了时域定位,试验结果表明了该分析方法的有效性.     

基于小波分析的齿轮故障诊断方法的研究

主要研究了小波变换中小波的Mallat算法,并将其应用到齿轮的故障诊断之中,对微弱机械振动信号进行分析.有效地完成了微弱信号的提取,对故障特征信号进行了时域定位,试验结果表明了该分析方法的有效性.     

基于小波变换和EMD方法提取趋势项对比研究

分析了小波变换和经验模态分解方法 (EMD)提取信号趋势项的理论和算法,并通过对仿真确定信号加趋势项,基于小波变换和经验模态分解两种方法对振动信号趋势项提取分离,将两种方法所得结果进行比较研究。结果表明,EMD方法提取趋势项,过程更简洁,结果更准确、可靠。     

栓接结合部在动载荷下的能量耗散特性

研究栓接结合部在动载荷下的能量耗散特性,对描述机械系统复杂力学行为具有重要的理论和实际意义。利用Bouc-Wen模型模拟栓接结合部的迟滞非线性特性,提出在动载荷下系统能量耗散计算方法和参数辨识方法。为验证所提方法的正确性,利用Mindlin模型所仿真出的非线性迟滞曲线作为栓接结合部所获得的试验数据,对Bouc-Wen模型进行参数辨识,并采用力控制方式分析Bouc-Wen模型中各个参数对系统能量耗散特性的影响规律。结果表明:随着量纲一切向力的增加量纲一能量耗散随之非线性递增;参数A、δ、γ和n对能量耗散的影响与其灵敏度相关,灵敏度越大则能量耗散的递增速率也越大;能量耗散随着参数A、γ和n的增加而增加,但参数δ则反之;栓接结合部能量耗散不仅与Bouc-Wen模型中的参数相关,而且与系统激励频率和振幅非线性相关;量纲一切向力与量纲一能量耗散之间关系可表示为η=aΓb的函数形式。     

基于三维精确建模法的螺栓有限元分析

针对螺栓有限元分析建模困难和不完整螺纹造成计算精度不高的问题,分别采用三维螺旋模型和三维轴对称简化模型进行有限元计算,分别比较分析了对应各圈螺纹沿外轮廓方向的应力分布和螺纹牙根部最大等效应力。结果表明,两种模型均可较精确地计算出螺栓螺纹上各节点的应力,但三维螺旋模型法建模较困难、计算成本较高,三维轴对称简化模型法的计算结果能较好地反映螺栓的轴向力学特性,研究结果为改进螺栓连接受力状况和结构优化设计提供了理论依据。     

高温法兰密封接头的可靠性分析

长期工作在高温下的螺栓法兰接头，由于密封垫片和螺栓的蠕变松弛，使得垫片上的残余应力逐渐减小，法兰接头的密封可靠性逐渐降低，并最终导致泄漏失效。在考虑垫片和螺栓蠕变的基础上，对法兰连接系统进行变形协调分析，建立了高温下法兰接头的变形协调方程，进而导出了泄漏率的极限方程；通过与法兰强度、螺栓强度的极限方程相结合，得出了利用Monte Carlo法计算高温螺栓法兰接头可靠度的方法，并给出了计算实例。     

含裂纹螺接件应力强度因子三维有限元分析

对飞机结构螺接件来说,最主要的强度问题之一,是在疲劳载荷下会产生裂纹并扩展。而目前对含裂纹螺接件的应力强度因子(Stress intensity factor,SIF)分析多以简化的二维有限元模型为主。为此,在考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦和螺栓预紧力等因素影响的基础上,利用非线性有限元软件MSC.Marc构建含裂纹螺接件的三维有限元分析模型,通过分析得到不同损伤模式下的SIF与裂纹长度沿板厚度方向的变化曲线。结果表明,虽然螺接件孔边裂纹是复合型裂纹,但Ⅰ型SIF起主导作用,Ⅱ型和Ⅲ型SIF可忽略不计;在裂纹长度一定时,接触面处的SIF最大,外表面处最小,孔边双侧裂纹对称时的SIF大于孔边单侧裂纹情形;裂纹长度相同时,含沉孔螺接件接触面上的SIF大于直孔情形时相应的SIF,而外表面的SIF趋势则恰恰相反。     

交叉滚子导轨与螺栓结合面动态特性实验研究

对交叉滚子导轨和螺栓联接两种具有代表性的运动结合面及固定结合面做了动态特性测试实验,辨识出其动态特性参数,并定量研究不同结合条件下对结合面的接触刚度K和接触阻尼C的影响,提出了改善结合面接触刚度和接触阻尼的途径.     

Bearing Friction Torque in Bolted Joints

Formulas are developed for calculation of the effective radius of the bearing friction forces on the rotating contact surface in threaded fasteners. These formulas provide a more accurate estimation of the underhead bearing friction torque component in threaded fastener applications. This enhances the reliability, safety, and quality of bolted assemblies, especially in critical applications. It is well known that the torque-tension correlation in threaded fasteners, and the resulting joint clamping force, is highly sensitive to friction torque components: under the turning head and between threads. This analysis focuses on the bearing friction torque component under the turning head of a threaded fastener. Furthermore, it analyzes the error contained in the current practice when an approximate value, equal to the mean contact surface radius, is used instead of the actual bearing radius. New formulas for the bearing friction radius are developed for a mathematical model of a bolted joint using four different scenarios of the contact pressure distribution under the rotating fastener head or nut. The effect of the radially varying sliding speed over the rotating contact surface is analyzed and compared with a constant-friction-coefficient scenario. Numerical results and error analysis are presented in terms of a single nondimensional variable, namely, the radii ratio between the outside and the inside bearing area.     

低温BOG压缩机活塞杆运动件预紧力的研究

BOG压缩机是对LNG储罐中蒸发出的气体进行加压的设备,其主要特点是工作在低于-100℃的超低温下。在如此低温下工作,压缩机的螺纹连接件预紧力状况会和常温预紧时产生很大变化。本文以BOG压缩机活塞杆螺栓连接为研究对象,提出了一种能预测螺栓低温预紧力变化的理论公式并进行了精度修正,通过有限元模型验证了理论公式在计算活塞杆螺栓预紧力变化的有效性,结果表明,通过理论公式与有限元模型的对比,表明结构即使不完全符合理论公式的要求,理论公式与有限元计算仍然较为吻合。在螺栓连接材料为304不锈钢和SIC815合金钢组合下,常温下预紧至60%屈服应力的螺栓连接,在-125℃低温下预紧力会产生30%的松弛。此外,本文对往复活塞力以及应力集中对活塞杆螺栓应力状态的影响进行了分析,并以理论公式为基础,将应力集中、工作温度范围、外部静载等因素考虑在内,提出了针对不同状况的螺栓常温预紧力取值范围,可满足较广范围螺栓连接预紧力取值的需求。     

复合材料螺接力学行为精细化有限元分析方法

针对航空用纤维增强树脂基复合材料螺栓连接的力学行为研究难题,采用有限元软件二次开发的方法,提出了涵盖层合板高效建模、扭矩与预紧力关系、钉孔配合间隙与滑移过渡段、渐进损伤判断与性能退化等方面的精细化有限元分析模型。提出了基于应变等效原理的紧固件预紧力-扭矩试验测试方法,降低了紧固件预紧力-扭矩转换精度对数值模拟精度的影响。提出了基于修改螺栓头与层合板接触平面摩擦因数的方法以实现对含钉孔配合间隙的复合材料螺接接头的力-位移响应在滑移过渡段的较好模拟。复合材料单搭接螺接接头单剪试验和有限元预测的力-位移曲线对比结果显示极限载荷最大预测误差为17.2%,证明了所提方法能有效地预测复合材料单钉/多钉螺接结构的力学性能演变规律,且所提方法提高了预测结果与试验结果的匹配度,提升了有限元分析的效率,为航空先进复合材料连接结构的力学行为分析奠定了建模技术基础。     

横向载荷作用下螺栓连接松动过程研究

针对横向载荷作用下的螺栓连接松动过程开展研究,给出了面向螺栓松动仿真的建模方法,分析了循环往复载荷作用下接触状态与残余预紧力的变化规律,并研究了载荷作用位置、幅值和频率对螺栓连接松动的影响。分析结果表明：在横向循环载荷作用下,残余预紧力出现交替的上升与下降;螺纹接触面先于螺头承压面进入滑移状态;横向载荷作用在上板或下板对松动没有影响;载荷幅值是影响松动的主要因素,载荷幅值越大松动越容易发生,而加载频率对松动影响较小。本研究分析结果与Junker试验结果一致性良好,可推广到复杂载荷条件下的应用。     

高温螺栓法兰连接研究进展

工作在高温下的螺栓法兰连接系统,由于温度对材料变形和老化的作用,其密封要比常温下困难得多,因而温度成了影响法兰连接系统设计、使用和维护过程中不可忽视的一项重要因素。本文介绍了高温法兰连接系统的国内外研究状况,包括试验装置与测试方法、垫片高温性能研究、法兰及法兰—螺栓连接系统的分析。