基于MRSVD与LMD的工业机器人交叉滚子轴承故障特征提取

针对奇异值分解(SVD)优化局部均值分解(LMD)方法提取工业机器人交叉滚子轴承振动信号微弱故障特征分量时出现的模态混淆现象,提出一种基于最大分辨率SVD与LMD的工业机器人交叉滚子轴承故障特征提取方法。以最大奇异值分辨率原则将一维振动信号构造成Hankel矩阵,采用SVD对Hankel矩阵进行分解得到奇异值序列;按照奇异值曲率谱原则及非目标值抑制原则对奇异值序列进行重构,将包含故障突变信息的重构奇异值序列进行SVD逆运算得到重构振动信号;最后利用LMD方法对重构振动信号进行故障特征提取,得到能够表征原始振动信号振动特征的故障特征分量。通过与SVD优化LMD方法对比可知,该方法完整地提取了工业机器人交叉滚子轴承振动信号的微弱故障特征分量,改善了模态混淆现象。     

双梁桥式起重机货载起升过程桥架的应力特性

桥式起重机作为生产车间重要的搬运设备,其货载起升过程,桥架频繁承受冲击载荷的作用。以50/10t双梁桥式起重机桥架为研究对象,建立货载起升过程动力学模型,获取该阶段小车动态轮压,并将其作为桥架动态载荷开展瞬态动力学分析,研究不同起升速度下桥架应力特性;依据桥架结构形式及其受力特点,开展动态应力测试研究。结果表明,小车起升速度越大,应力以及货载离地后的应力幅最大值均越大,而且两者与小车起升速度呈线性关系;桥架结构动态应力测试结果与瞬态动力学分析结果基本吻合,为该型桥式起重机桥架动态设计及优化提供了理论依据。     

基于压电悬臂梁振动能量收集器的摩擦自激振动能量收集

针对机械装备滑动摩擦副广泛存在的高强度摩擦自激振动,设计了结构简单的压电悬臂梁振动能量收集器并安装在滑动摩擦副上,以实现将摩擦自激振动能量转换为电能。通过在CETR摩擦磨损试验机上开展摩擦自激振动能量收集试验以及进行相应的有限元和数值仿真分析,验证设计的压电悬臂梁振动能量收集器的效果并分析其机理。结果表明,压电悬臂梁振动能量收集器输出电压的时域演变规律和频域特性与相应的摩擦自激振动信号一致,故设计的压电悬臂梁振动能量收集器可有效地将摩擦自激振动能量转换为电能,实现了摩擦自激振动能量的收集;法向载荷的增大使得输入摩擦系统的能量显著增强,导致摩擦副界面摩擦自激振动强度增大,从而增加了压电悬臂梁振动能量收集器的激励源强度,使其输出电压显著增大;在较大的法向载荷作用下压电悬臂梁振动能量收集器的输出电压最大值达到近4 V且频率较高,可为低功率传感器提供电能供应。     

基于MRSVD-SVD与VPMCD的交叉滚子轴承故障诊断研究

针对奇异值分解(SVD)提取工业机器人交叉滚子轴承振动信号微弱故障特征分量时,出现奇异值分辨率不足的问题,提出了一种基于最大分辨率奇异值分解(MRSVD)-奇异值分解(SVD)与变量预测模型模式识别(VPMCD)的工业机器人交叉滚子轴承的故障诊断方法。首先,以最大奇异值分辨率原则将一维振动信号构造成了Hankel矩阵,采用奇异值分解方法对Hankel矩阵进行了分解,得到了其奇异值序列,根据奇异值曲率谱理论选择有效奇异值,并进行了重构,得到了经降噪后的高信噪比信号,以重构信号构建了相空间矩阵,进行了二次奇异值分解,得到了其故障特征分量;然后,计算了故障特征分量的特征参数,构建了其特征向量;最后,采用了VPMCD分析了特征向量,完成了对交叉滚子轴承故障类型的识别,并与其它方法进行了识别准确率对比。研究结果表明：采用该方法对工业机器人交叉滚子轴承进行故障诊断,得到的故障类型识别准确率为98.66%,比SVD与共振解调相结合方法提高了9%;该方法通过构建最大奇异值分辨率矩阵提高了奇异值分辨率,可完整提取出工业机器人交叉滚子轴承振动信号的微弱故障特征分量,获得了更高的故障类型识别准确率。     

应用自适应模糊-PI复合算法的塑料薄膜厚度控制研究

塑料挤出机工业系统中塑料薄膜厚度存在非线性及时变性问题,对塑料产品质量造成很大影响。针对这一问题,引入了模糊-PI复合控制算法解决塑料薄膜厚度的复杂系统控制。为了增加控制器的自适应性,加入自适应因子构成自适应模糊-PI复合控制。仿真实验与传统PID控制器对比结果表明:相比于传统PID控制器,自适应模糊-PI控制器产生更小的超调量及更快的系统响应速度;且当控制器达到稳定后,自适应模糊-PI控制器产生的平均绝对误差远小于传统PID控制器,具有更高的薄膜厚度控制精度。     

基于有限元方法的工业机器人桥式起重机桥架动态特性研究

现阶段工厂车间均已开始大范围的使用工业机器人对起重机进行辅助生产,桥式起重机就是其中使用最为广泛的一种,但该设备容易受工作时产生的振动或冲击影响而导致桥架共振或疲劳性损坏。文中针对某型桥式起重机,研究其起升工况及建立桥架三维模型。在ANSYS Workbench平台分析的基础上形成桥架有限元模型,并将该模型作为模态分析研究的主要工具和方法。基于准确的动态载荷及模态分析结果,完成了桥架瞬态动力学分析,得到起升离地15s内桥架动态特性。从研究的结果可以推断,研究所选的桥式起重机设计合理,也与设备的要求规范有较高匹配度。另外,桥架在吊件起升的过程中,冲击载荷往往会对其产生较大影响。