基于变分模态分解与双谱估计的滑动轴承摩擦状态评估

针对滑动轴承工作中常见的摩擦失效问题,提出一种基于变分模态分解与双谱估计的电机电流特征分析方法,用于对滑动轴承的摩擦状态进行评估。应用这一方法,采集电机定子电流信号,对变分模态分解后的中高频信号进行重构,实现基频等无用信号的分离,提取摩擦特征量。摩擦特征多表现为非线性特征,双谱估计对非线性特征非常敏感,因此对重构后的中高频信号进行双谱估计。建立滑动轴承试验装置,通过试验表明随着摩擦的延续,双谱估计三维图发生明显变化,由此验证基于变分模态分解与双谱估计对滑动轴承摩擦状态进行评估的有效性。     

基于MCSA的机床导轨摩擦监测研究

以电机负荷电流信号为分析对象,使用电机电流分析方法研究导轨摩擦的变化特性。建立机床导轨传动系动力学方程,理论分析电流与摩擦的相关性,运用时频分析方法对电流信号存在的波动干扰及噪声进行分析,提取摩擦信息特征量。理论分析和实验结果表明,从机床负荷电流信号中可以得到摩擦变化信息,为通过电机电流监测摩擦状态提供理论依据。     

滑动轴承油膜承载力研究及试验验证

为了得到径向滑动轴承动压油膜的油膜承载力计算公式,基于纳维-斯托克斯公式,忽略一些微小变量,简化得到雷诺方程,然后通过对雷诺方程积分,整理得到在笛卡尔坐标系下滑动轴承油膜承载力的基本计算公式;再对该基本计算公式进行坐标转换,得到极坐标系下的油膜轴承承载力计算公式。采用滑动轴承试验台对某型滑动轴承进行试验,对比分析试验结果与理论分析结果,验证了理论分析过程的正确性。     

不同摩擦状态下滑动轴承与转子碰撞振动提取研究

为了研究滑动轴承在不同摩擦状态下碰撞振动的特征,在滑动轴承试验台上进行滑动轴承不同摩擦状态试验,应用谐波小波包变换提取滑动轴承碰撞振动信号,探讨碰撞振动信号在滑动轴承同摩擦状态下的变化。结果表明:当滑动轴承处于边界摩擦状态时,碰撞振动信号的均方根值大,并随着主轴转速的增加而增大;当滑动轴承处于混合摩擦状态时,碰撞振动信号的均方根值随着主轴转速的增加显著下降;当滑动轴承处于液体摩擦状态时,碰撞振动信号的均方根值小,并随着主轴转速的增加呈平稳上升趋势。因此,通过谐波小波包变换提取的滑动轴承碰撞振动信号反映了滑动轴承摩擦状态的变化,可用于滑动轴承摩擦状态的监测。     

基于电机电流分析法及能量特征向量的摩擦实验

对机床类设备的摩擦状态的监测是设备运行过程的一个重要环节。针对机床类设备运行过程中摩擦状态的变化,提出基于电机电流分析法及能量特征向量对摩擦状态进行测试和分析,利用电流信号的小波包变换节点系数重构各频带信号,计算各信号的能量值,构造能量特征向量。通过分析不同时刻各频带信号的能量值,提取包含摩擦信息的特征值能量值,以此作为分析与监测摩擦状态的特征量。实验表明,分析摩擦特征量的变化曲线,可以获得设备工作过程的摩擦状态,有利于实现摩擦状态的在线监测。     

滑动轴承接触摩擦故障的状态监测

滑动轴承的代表性故障是轴承与轴颈的接触摩擦故障，在试验台上采用从正常润滑状态逐步向干摩擦状态过渡的方法模拟故障，并利用声发射信号对滑动轴承的工作状态进行监测。结果表明，声发射技术用于滑动轴承的在线状态监测具有很多优越性。     

不同工况下空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响

目前径向滑动轴承的润滑分析一般认为油膜只有正压区,而实际中全周径向滑动轴承的油膜均有负压区存在。基于质量守恒边界条件,对Elrod算法进行改进,得到能自动确定动态边界的控制方程和完整油膜区与空穴区的统一润滑方程;对不同工况下的径向滑动轴承的润滑性能进行数值摸拟,分析空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响。结果表明:在相同工况下,计及空穴效应时轴承油膜压力存在区域和分布与Reynolds边界条件的结果相比存在差异;在不同工况下,空穴效应对滑动轴承油膜压力分布和润滑性能存在不同的影响,如使轴承端泄流量明显变化、摩擦功耗略有增加。可见,空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响不一定都是有利的。因此,在进行径向滑动轴承设计时,综合考虑不同工况下空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响是非常必要的。     

滑动轴承摩擦系统动力学仿真研究

在分析了滑动轴承内部摩擦学系统和摩擦学系统过程的基础上,基于摩擦学系统方法构建滑动轴承内部的摩擦磨损动力学模型,对滑动轴承的摩擦磨损特性进行了研究,并通过仿真试验研究了轴承内部温升和热量之间的关系.试验结果表明仿真结果与理论模型计算结果相吻合.     

转子系统油膜振荡的小波包分解与频带能量比例特征分析

在介绍小波包分解原理的基础上。对试验测得的单盘单跨转子系统的油膜振荡非平稳信号用小波包分解方法进行了研究。采用db44小波基函数进行4层小波包分解。给出了各频带内分解信号的特点及频带能量比例，其中第3频带是该转子系统在9600r／min时产生油膜振荡的特征频带。得到的试验数据及其分析结果对转子系统油膜振荡研究和旋转机械状态监测等具有重要意义。     

润滑油对发动机活塞环油膜厚度及整车油耗的影响

以活塞环及缸套作为研究对象,基于AVL-EXCITE对不同规格润滑油润滑下的发动机活塞油膜厚度及活塞摩擦损耗进行仿真分析。结果表明:发动机第三道活塞环油膜厚度对发动机摩擦损失影响最大。通过对不同规格润滑油条件下第三道活塞环油膜厚度及总摩擦损失进行仿真,表明当发动机转速在1 000~3 000 r/min时,活塞环处于混合润滑状态,随着转速的增加油膜厚度先增大后减少;降低黏度有助于减少低速轻载时的摩擦损耗,但黏度过低会使重载状态下活塞油膜厚度变薄而增大摩擦损耗。通过整车NEDC试验对仿真结果予以验证。     

往复式压缩机组监测的新方法电机电流分析法

介绍一种采用电机电流信号，间接对压缩机组进行状态监测与诊断的新方法。给出了两种实用的信号处理方法，通过电流信号与振动信号的比较，验证了该方法的实用性。     

大偏心下滑动轴承热弹流润滑状态及特性*

滑动轴承在大偏心条件下工作时，热效应及弹性变形使得油膜润滑状态发生变化，进而影响摩擦特性。为此建立耦合轴瓦弹性变形、轴颈轴瓦粗糙峰接触、油膜温度分布及黏温-黏压关系的滑动轴承混合润滑模型，采用有限差分法求解得到不同工况下油膜压力场、温度场分布，分析热效应及弹性变形对润滑状态转变及轴承各特性参数的影响；搭建实验台测量试件内表面温度分布，测试结果验证了计算模型的正确性。结果表明：大偏心时热效应和弹性变形使得油膜润滑状态出现转化；粗糙峰的接触使摩擦热增加，且在最小油膜处形成温度峰值；热效应和轴瓦弹性变形使得接触压力峰值集中在轴承两端，承载能力和摩擦力均有所下降。     

贫油润滑状态下滑动轴承润滑静特性研究

对充分润滑和贫油润滑状态下滑动轴承油膜分布规律进行理论分析,建立贫油润滑状态下油膜分布模型。通过Elrod算法,基于质量守恒边界条件,采用有限差分法求解模型,研究恒定负载下、不同供油流量对滑动轴承油膜分布和轴颈静平衡位置的影响,并在贫油润滑状态下,研究负载变化对滑动轴承油膜静特性的影响。结果表明:在贫油润滑状态下,随着供油流量的减小,轴颈偏心率增加,油膜起始角度增加,油膜终止角度减小,完整油膜覆盖区域缩小,油膜厚度变薄;当供油流量不变时,增加负载会加剧贫油润滑现象。     

基于Rough集数据挖掘模型的钻头磨损状态预报系统

利用Rough集数据挖掘模型分析主电机电流、钻头直径、切削参数等因素与钻头磨损的规律 ,建立通过监测主电机电流信号对钻头磨损状态进行预报的监测系统     

滑动轴承动力学温度及压力分布规律研究

从系统动力学的角度出发分析了滑动轴承在运动状态下的内部温度变化规律和压力分布规律,建立了滑动轴承内部在系统动力学下的温度场模型和动态油膜压力分布模型,并对模型进行了数值仿真.仿真结果表明:滑动轴承在系统动力学状态下,其内部的温度分布规律是沿轴承套中心轴线方向,往外温度升高较快;动态油膜压力的大小与转子的位移有关,并且油膜压力在动力学状态下呈不对称分布,与轴承的摩擦磨损有着紧密的关系.这些工作对于进一步掌握滑动轴承内部在系统动力学下的温度和压力分布规律有一定的借鉴意义,为滑动轴承内部的动态摩擦磨损的研究提供了理论研究支撑.     

ISG型混合动力系统滑动轴承液体动力润滑性能探讨

建立了包括滑动轴承、机电耦合轴和发动机缸体在内的混合动力系统轴系数学模型,依此模型对混合动力系统轴承液体动力润滑性能进行分析,分别计算了一个工作周期内不同混合动力工况和不同电机功率情况下滑动轴承的偏心率和油膜压力.计算结果的分析表明,混合动力工况改变和电机功率的增大不会明显影响混合动力系统轴承的偏心率和油膜压力;根据机电耦合轴电机端轴承的油膜压力和偏心率可以优化电机轴承以及电机的选型和设计.     

新能源汽车油泵电机电磁力建模及其匝间故障监测方法研究

新能源汽车油泵电机出现匝间故障,无法保证燃料供给、控制压力、提供润滑和冷却等,威胁行车安全。对此,本文提出了一种基于电流和振动信号相结合的匝间故障在线监测方法。首先,根据麦克斯韦张量法构建含有故障电流谐波的电磁力模型。其次,设计了一个多传感器的电机信号采集电路。最后,采用改进的自适应经验模态分解法对经降噪后的振动信号进行自适应分解,利用相关系数法对所得的一系列本征模式函数筛选和重构。综合评估峭度与均方根值之比以及包络谱特征因子,得到故障特征指标提升52.3%,表明重构信号具备更高的敏感性,并通过电流波形分析验证了重构信号与故障特征的一致性。该研究对油泵电机故障诊断和状态预测具有重要工程意义。     

应用EMD能量值的导轨摩擦特征提取方法

针对机床类设备加速度传感器安装不便的实际情况,以机床电机负荷电流为分析对象,提出了应用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)能量值的摩擦特征提取方法,间接分析摩擦振动和摩擦磨损状态特性。设计对比实验获取4组传动链电流信号,利用EMD分解电流信号获得系列IMF,计算各阶IMF分量单位时间内能量值,提取摩擦振动对应的边频带和摩擦特征值E(IMF3)。实验表明,通过摩擦特征值E(IMF3)变化曲线可以观察出导轨磨损状态经历的4个时期,实现在线监测导轨磨损状态的目的。     

工业无线通信技术 ——第九章基于工业无线通信技术的电机能源效率在线监测系统

本文介绍了一种基于工业无线通信技术的电机在线监测与能源管理系统,该系统采用非侵人式电机定子电流信号特征分析技术(MCSA),实现对电机运行状态信息的采集、分析与监测,采用工业无线通信技术构建电机监测通信网络,具有监测精度高、安装方便、成本低等特点,适合于对工业生产中广泛使用的中小型电机效率在线监测与能源管理.     

动压滑动轴承在磨床中的应用及应急修复探究

就滑动轴承本身而言，其具有较强的承载能力，在滑动轴承工作的过程中，轴承上的油膜起着非常重要的作用，油膜的减振抗冲击效果较好。如果滑动轴承处于液体摩擦中，其摩擦系数较小，在运作过程中磨损较小，使用的时间较长，其回转的精度较高。滑动轴承自身具有独特的优点，目前在外圆磨床的主轴设计中得到广泛的应用。通过对滑动轴承运作过程进行深入的研究和分析，滑动轴承在很大程度上有利于维护磨床的主轴系统。