基于声发射衰减特性的故障行星轮定位研究

行星齿轮箱是风力机传动装置的重要组成部分,行星轮在低速重载、既自转又公转的复杂环境下容易诱发故障,其故障诊断特别是故障行星轮定位一直是研究重点和难点。建立了行星轮齿轮箱实验装置,模拟了行星轮故障,并利用声发射信号进行故障行星轮定位。实验研究了声发射信号在齿轮内部、齿轮与齿轮之间的传播特性,利用信号的幅值衰减特性简化了故障定位模型。利用信号幅度随信号传播距离增加而呈指数衰减的关系,建立了故障源定位方程组,从而获得故障齿的啮合位置,进一步确定故障行星轮的位置。实验结果表明:利用声发射信号的幅值衰减特性能够较为精确的确定故障行星轮的位置。     

叠层复合材料圆柱壳的细-宏观阻尼特性预测

研究了叠层复合材料圆柱壳的细-宏观阻尼特性。基于Reissner-Naghdi薄壳理论,给出了圆柱壳的振动微分方程,在分量变量的过程中,采用Haar小波级数表示轴向振型,Fourier级数表示环向振型,通过边界条件求解积分过程中出现的未知系数,进而得到用于分析圆柱壳自由振动特性的特征方程;基于单层混杂材料的细观力学阻尼计算方法和多胞模型,分别获得单层复合材料的等效阻尼特性和等效弹性特性,利用复模量法对复合材料圆柱壳的阻尼特性进行预测。通过与其他文献中阻尼预测的结果进行对比,验证了该研究所采用方法的有效性;进一步针对四种典型的边界条件,即固支-固支(C-C)、固支-简支(C-S)、简支-简支(S-S)、固支-自由(C-F)等边界,从细-宏观层面分析了纤维含量、环向波数、铺层方式和几何参数等因素对复合材料圆柱壳阻尼特性的影响规律。     

滚动轴承试验台动载荷加载装置

旋转机械系统存在于各个领域,如航空发动机、燃气轮机、水轮机、风力发电机等,这些旋转机械都可以抽象为转子系统。转子系统主要由旋转部件和支承部件组成,就支承部件而言,包括滚动轴承、滑动轴承、磁浮轴承和气浮轴承等。由于滚动轴承具有摩擦阻力小、功率损耗少、启动力矩小、旋转精度高、润滑和拆装简便等特点[1-2],其在旋转机械中获得了大量的应用。如在矿山机械设备中,就应用了大量滚动轴承。虽然滚动轴承在各种机械系统中获得了广泛的应用,但是由于其复杂的摩擦、润滑、接触、碰撞等非线性特性,使得轴承成为机械故障多发的部件。统计研究表明,滚动轴承引起的故障大概占旋转机械故障的30%左右[3]。因此由于滚动轴承的损坏而发生的事故很多。例如,风力发电机的旋转部件由大量轴承组成,轴承的运行状态直接关系到风力发电机的平稳运行,尤其是行星架轴承,由于风速时变,因此行星架轴承承受了大量的变载荷的冲击,因此对于行星架轴承的动态加载信号的分析和检测非常必要。     

基于简化Jones-Harris方法的球轴承接触角研究

作为球轴承重要的结构参数之一,接触角对轴承组件的载荷分布、运动关系、润滑、摩擦等都有重要的影响。将求解惯性力所涉及的变量耦合关系进行简化,提出了用于研究球轴承接触角特性的简化Jones-Harris方法(SJHM),通过预先给定内圈偏转角,克服了直接迭代法难以考虑内圈偏转角对接触角影响规律的不足。以b218轴承为对象,验证了SJHM方法的有效性;在此基础上,分析了多种因素对接触角的影响规律。研究结果表明：相比陀螺力矩的影响,离心力对内、外接触角的影响更加显著;接触角对轴承内圈偏转角的变化非常敏感,内圈偏转角会使同一个滚动体的内、外接触角同时增大或减小。     

国内外液压冲击机械的发展研究

1　液压冲击机械发展简史2 0世纪 60年代初期 ,德国Krupp公司研制出了实用的液压碎石机 ,它首先用于城市建筑施工工程 ;1 970年法国Montabert公司首先研制成功了世界上第一台实用的液压凿岩机 ,并很快投入批量生产、推广使用 ;随后瑞典、德国、美国、芬兰、日本等国陆续研制出了各种型号的液压凿岩机或液压碎石机投放市场。与传统的气动冲击机械相比 ,液压冲击机械具有能耗低、效率高、环境污染小、操作方便、易于实现自动化等优点 ,它们在生产实践中显示了巨大的优越性和广阔的发展前景 ,因而引起了工程界和矿业界的高度重视。在短短的 30…     

行星齿轮箱故障诊断的扭转振动信号分析方法

行星轮的通过效应或行星架和太阳轮的旋转对啮合振动产生额外的调幅作用,导致横向振动信号的频谱结构非常复杂。扭转振动信号不受这些额外调幅效应的影响,它们的频谱结构更加简单。因此,扭转振动信号分析为行星齿轮箱故障诊断提供了一种有效方法。建立了行星齿轮箱扭转振动信号模型,推导了Fourier频谱、幅值解调谱和频率解调谱的解析表达式,总结了上述频谱的结构特点。应用故障实验数据验证了上述理论分析结果。     

风切变和塔影效应对风力机输出功率的影响

以NREL 5 MW风机为例,基于叶素动量理论(Blade Element Momentum,BEM)研究风切变和塔影效应对风力机输出功率的影响。用三阶Taylor展开描述指数型风切变模型;针对现代大型风力机的锥状塔架结构,对塔影效应模型进行适当修正。计算不同来流风速下的输出功率,并从功率波动和周期内平均输出功率两方面研究风切变和塔影效应的影响。结果显示,风切变和塔应效应都是周期性功率波动和周期内平均功率下降(功率损失)的来源。其中塔影效应是功率波动的主要原因,而风切变是功率损失的主要原因。功率损失由风场损失和风轮损失构成,其中风场损失是一个与风轮结构参数及风速轮廓系数相关的常数,而风轮损失与风力机控制策略密切相关,在变桨距控制阶段,风轮损失随风速的增加而增加。     

基于Teager能量算子的滚动轴承故障诊断研究

周期性冲击是判断滚动轴承局部损伤故障的关键特征,如何提取周期性冲击及其重复频率是轴承故障诊断中的关键问题。Teager能量算子能够估计产生信号所需的总机械能,对信号的瞬态变化具有良好的时间分辨率和自适应能力,在检测信号冲击特征方面具有独特优势。为了提取滚动轴承故障的特征频率,针对滚动轴承故障振动信号中的瞬态冲击特点,提出了基于Teager能量算子的频谱分析方法,利用Teager能量算子提取轴承故障引起的周期性冲击,通过瞬时Teager能量的Fourier频谱识别轴承的故障特征频率。分析了滚动轴承故障仿真信号和实验测试信号,并和包络谱方法进行了对比分析,准确诊断了滚动轴承元件故障,验证了该方法的有效性     

磁流变阻尼器实验建模及模糊半主动振动控制

利用磁流变阻尼器特性试验数据,通过曲线拟合等手段建立了双sigmoid力学模型。该模型的参数是控制电流和振动频率、振幅的函数,能准确描述不同激励条件下阻尼力-速度滞回特性。建立了双层隔振系统模型,分析了阻尼比对传递函数的影响。提出了一种模糊半主动振动控制算法。仿真结果表明,该控制算法在宽频范围上能取得很好的隔振效果。     

汽轮机振动故障诊断知识信息服务系统

汽轮机组故障诊断推理过程大多在信息不完备的情况下进行,需要解决规则不确定性、推理不确定性及规则参数获取等问题。针对上述问题,依据故障诊断规则的充分性、必要性属性提出了基于双参数的加权推理方法。汽轮机组故障诊断的专家经验知识是故障诊断工作的重要保障,知识信息服务系统的研究是开发故障诊断专家系统的基础。文中设计并实现了结合数据库技术、网络技术的知识信息服务系统,实际工程应用表明,该系统具有广阔的应用前景。