数字孪生驱动的汇流行星排故障预测研究综述

为了在第四次工业革命中抢占制高点,各国紧锣密鼓地进行着自己的信息化建设,数字孪生技术作为关键技术之一,可以实现物理世界与信息世界的交互,将该技术应用到装甲车辆汇流行星排的故障预测,可以实时预测车辆运行状态,有效降低了事故发生的概率,大大提高了车辆的安全性,对提高战斗力有重要意义;在综述数字孪生技术于故障预测研究方面的发展历程的基础上,针对装甲车辆汇流行星排实际工作过程中难以及时预测故障的问题,提出了4层数字孪生框架,即物理实体层、信息交互层、数据互动层和人机交互层,并阐述了每一层的具体功能要求,预期实现装甲车辆汇流行星排在发生故障前及时预警,从而达到提高设备使用寿命及驾驶安全性的目的 .     

基于模态动能法的行星变速箱测点优化

由于某型行星变速箱结构较为复杂,故障检测和状态监测时振动传感器的安装位置往往凭经验确定,为使传感器安装位置更科学、更合理,利用模态动能法对行星变速箱测点进行选择。针对变速箱箱体结构建立了三维模型,利用ANSYS软件进行了有限元仿真分析,得到各阶模态、固有频率和振型,导出低阶振型并利用模态动能法计算箱体表面的模态动能值,初选箱体表面六个测点,从中选取四个模态动能值最大的作为最终测点。设计试验方案,获取了箱体表面六个初选测点的振动信号,计算得到各测点实测信号的均方根、均值三个指标对测点的敏感度进行评价,试验验证了测点选择的科学性,为变速箱状态监测打下基础。     

行星轮系动力学仿真分析与故障诊断

目前行星齿轮箱已经在军用和民用装备中广泛应用,研究行星齿轮箱的故障诊断方法意义重大。为了研究行星齿轮传动的故障机理,揭示其故障特征,本文建立了行星齿轮系统的动力学模型,研究了齿轮裂纹对齿轮啮合刚度的影响,得出了齿轮正常、太阳轮裂纹和行星轮裂纹等三种状态下系统的频率特征,总结了故障特征频率;最后试验验证了仿真结果的有效性,得出的故障特征频率可用于行星轮系的故障诊断。     

涡流脉冲热像对钢轨滚动接触疲劳裂纹表面长度的量化评估研究

涡流脉冲热像技术作为一种新型的无损检测技术,兼具有感应加热非接触、高效和红外热像快速直观等优点,已应用于不同领域关键部件的缺陷检测与评估.针对钢轨踏面存在的滚动接触疲劳裂纹,利用涡流脉冲热像开展裂纹表面长度量化研究分析.针对滚动接触疲劳裂纹形貌分布复杂这一特点,设计了一套结合裂纹响应提取和裂纹识别的流程.并通过线性拟合参数对比分析了在裂纹响应提取中使用的不同方法的性能.试验结果表明,采用加热前期的热像数据进行主成分分析得到的热模对裂纹长度量化效果最好,具有最高的拟合优度92.8％,灵敏度5.91,和最小的残差2-范数2.24.     

行星轮系动力学分析与响应表示方法研究

集中参数动力学建模是了解行星齿轮故障机理的有效手段,在利用集中参数模型仿真分析时,选择合适的变量表示系统的响应至关重要。针对现有方法不适于太阳轮固定的行星齿轮系统响应表示的问题,提出采用啮合线方向加速度直接叠加表示行星齿轮系统响应的方法,建立行星齿轮的平移?扭转模型;通过啮合线相对位移和啮合力信号及频谱分析,解释了三自由度选择的必要性,并验证了模型的正确性;与两种典型的响应表示方法比较,所提方法在齿轮正常和太阳轮故障时均具有较好的效果,可以有效提取啮合频率及故障频率;通过齿轮正常和太阳轮故障的实验信号频谱分析进一步验证了所提方法的合理性。     

基于一维深度残差收缩网络的汇流行星排齿轮裂纹故障诊断EI北大核心CSCD

装甲车辆汇流行星排出现裂纹时,箱体表面振动信号干扰较多,常见的故障诊断方法存在偏差。为此,提出一种利用一维深度残差收缩网络的汇流行星排齿轮裂纹故障诊断模型;其特点是将注意力机制与软阈值化结合,增强有用信息,抑制冗余信息,并将其引入到残差神经网络中,显著提高模型特征提取的能力;为验证该模型的可行性,采集了行星轮四种不同程度裂纹的振动信号作为样本用于故障诊断。结果表明,针对汇流行星排齿轮箱振动信号该方法可以在更短的时间取得更高的准确率,相较其他方法,可以取得更好的分类结果。     

涡流脉冲热像技术中检测条件的粒子群优化

涡流脉冲热像检测中的检测条件优化是最大化裂纹区域生热量以充分发挥检测系统性能的重要保证。针对检测条件选择人工依赖性强等问题,以含有特定尺寸疲劳裂纹的金属平板试件为研究对象,采用仿真和实验相结合的方法,分析了检测条件对裂纹热响应的影响特点,结果表明:裂纹热响应随着激励时间、激励强度的增加而增强;随着提离距离的增加呈现先增强后减弱的趋势。基于仿真与实验结果,提出了一种用于估算特定检测条件下裂纹热响应的多元非线性回归模型,确定了裂纹热响应与不同检测条件之间的定量化关系。最终引入粒子群优化算法进行了检测条件优化,给出了热响应分布图和检出概率分布图。研究成果为涡流脉冲热像检测中的检测条件优化提供理论指导。     

水液压轴向柱塞马达

针对水下作业对水液压执行元件的迫切需求,提出为水下旋转作业工具研发高性能的水液压轴向柱塞马达.根据水的理化特性及液压马达的工作原理,建立水液压轴向柱塞马达的物理模型,对其输出特性包括转矩、转速、脉动等进行仿真分析和试验验证.试验结果验证了模型准确性,得到进出口压差和输入流量对马达输出特性的影响,为水液压马达的研发与改进提供了依据.     

基于超声红外热像技术的装甲装备缺陷检测系统的设计与实现

针对装甲装备典型结构件缺陷检测效率低下等问题,设计开发了基于超声红外热像技术的装甲装备缺陷检测系统,在充分考虑便携性、精确性、扩展性基础上实现了激励控制、图像采集、图像处理、数据管理等功能。首先简要介绍了超声红外热像技术的基本原理和特点;然后着重阐述了该系统软硬件设计与开发的基本思想及该系统应用于装甲装备缺陷检测一般流程;最后以装甲板底板裂纹检测为例,验证了该系统在装甲装备缺陷检测中的适用性。     

超声红外热像技术仿真模拟的电-力类比激励方法

针对超声换能器与含裂纹平板试件的有限元建模过程中,使用位移激励代替超声换能器时,模型中因缺少接触碰撞过程而造成较大误差的问题,采用电-力类比的激励方法,建立了超声换能器与含裂纹平板的系统有限元模型,同时对比位移激励下含裂纹平板模型,系统深入地分析了不同激励下裂纹生热和平板振动的特性。仿真与试验结果不仅表明了换能器与含裂纹平板模型更加接近真实模型,而且验证了电-力类比激励方法的有效性和可行性。超声激励方式的探索将有助于建立更加接近实际的有限元模型,为裂纹生热机理分析提供理论支撑。