轧机传动轴扭矩动态监测系统的研究

对轧机传动系统扭矩进行动态测量,可以实现工况实时监控.文中通过高频无线感应电源实现扭矩传感器非接触能量供给,测量信号通过V/F变换、调频后由发射天线从回转轴发射到地面,地面接收天线接收后对信号进行解调、F/V变换,测得传动轴上的扭矩值,实现扭矩的实时监测.     

激光多普勒扭矩非接触测量的研究

基于激光多普勒效应测量转轴单截面转速的原理,通过测量双截面的转速进而求两截面的转速差。对转速差进行积分得到在扭矩作用下转轴两截面的相对扭转角,从而得到转轴扭矩,实现传动轴扭矩的非接触测量。同时,设计了实验系统并在扭矩实验平台进行了实验,实验结果表明,激光多普勒法与传统扭矩测量方法的相对误差小于0.2%,说明激光多普勒法具有较高的测量精度。     

基于EMMD和BSS的单通道旋转机械故障诊断方法

针对在欠定的观测信号情况下,传统基于矩阵的盲源分离算法效果比较差的问题,提出一种基于极值域均值模式分解和盲源分离的单通道旋转机械信号故障特征提取方法,并应用于实际的故障诊断中.该方法先通过极值域均值模式分解法分解观测信号,把得到的固有模态函数和原观测信号一起组成新观测信号,从而实现了信号升维,使欠定问题转化为正定问题;然后,由奇异值分解和贝叶斯准则进行源数估计;最后,利用基于四阶累积量的特征矩阵联合对角化方法实现信号的盲分离.通过仿真,验证了该方法对旋转机械故障信号进行盲源分离的可行性.将提出的方法应用到齿轮和轴承系统的故障诊断中,进一步证明了该方法的有效性.     

小波改进阈值去噪和经验模态分解相结合的旋转机械故障特征提取

针对实际工程信号易受噪声干扰导致提取的故障特征不明显的问题,将小波改进阈值方法和经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)相结合,提出一种基于小波改进阈值的经验模态分解去噪方法,并应用到旋转机械故障特征提取中。首先,为了克服传统小波阈值方法在阈值函数的连续性以及重构误差等方面的不足之处,研究小波改进阈值方法并利用其进行振动信号预处理,减少随机噪声对振动信号的干扰,同时减少EMD分解过程中的分解层数以及其边缘效应对有用信号分解质量的影响。在实际应用中,由于振动信号中混有多种不同性质的噪声,预消噪处理常常不足以消除全部噪声的干扰,因此有必要用EMD相关度方法适当地消噪后处理,提高故障特征提取的准确度,研究为旋转机械故障进一步识别诊断提供了重要的参考。     

基于改进LMD和IED-SampEn的齿轮故障特征提取方法

提出基于改进的局部均值分解(Local mean decomposition,LMD)和瞬时能量分布(Instantaneous energy distribution,IED)-样本熵(Sample entropy,Samp En)的齿轮故障特征提取方法。针对LMD存在的端点效应问题,提出最大相似系数法改进的LMD方法,该方法通过在信号内部寻找与两端指定波段相似系数最大的波段,来实现端点效应的改善。进行仿真验证,结果表明该方法能有效改善LMD的端点效应问题。采用改进的LMD方法分解信号得到瞬时幅值函数,由此可以获得信号的瞬时能量分布,将其作为样本熵输入获得IED-Samp En,通过试验研究并与PF-Samp En进行对比,结果表明IED-Samp En能够合理地、有效地反应齿轮的故障状态,作为齿轮振动信号的特征矢量具有典型性,可以作为一种有效的故障特征。     

裂纹故障对轮齿时变啮合刚度的影响分析

针对裂纹引起齿轮时变啮合刚度(TVMS)减小这一现象,研究了裂纹故障对TVMS的影响规律。首先,构建了完整的轮齿齿廓曲线,基于传统势能法分析了相邻齿耦合效应对TVMS的影响,对TVMS计算公式进行修正。其次,采用有限元法确定了裂纹萌生点所在位置,提出了一种沿深度拓展的裂纹曲线,分析了裂纹深度对TVMS和负载分担比的影响,研究了裂纹同时沿深度与长度方向拓展的中早期故障模型。最后,构建了不同故障齿轮副模型,采用有限元法对裂纹沿深度结果进行验证,结果表明势能法与有限元法相吻合。     

基于改进奇异值分解滤波和谱峭度的滚动轴承故障诊断

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法--奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效奇异值的个数。在此基础上,提出了一种基于奇异值累积法与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断方法。采用奇异值累积法对原信号进行降噪处理,然后利用快速谱峭度确定滤波器中心频率及带宽,通过分析频段包络谱中明显的频率成分来诊断故障。该方法可以有效去除信号中的噪声,使得到的峭度值所反映的故障冲击更接近实际情况。对含内圈、外圈故障的滚动轴承实验数据进行分析,实验结果表明,相比快速谱峭度的故障诊断方法,该方法具有更好的故障识别效果。     

基于EMD分形维数的轧机主传动系统故障诊断方法研究

提出了一种基于EMD分解和分形维数的轧机主传动系统故障诊断方法.利用EMD方法对轧机主传动系统的振动信号进行分解,得到若干个基本模式分量,进一步求出包含主要故障信息的几个IMF分量的关联维数并计算它们的均方根值,作为判断轧机的故障状态和类别的特征量.实验分析表明,此方法达到了去除噪声的效果,同时增大了故障类别标准的判别距离,从而可以有效地判断轧机主传动系统系统的故障状态和故障类型.     

双频激光干涉式大尺寸轴径测量仪的研究

采用激光准直仪出射的高稳定光线瞄准和定位吸附在被测工件直径两端点上的两个磁性定位块上的光电接收器,同时使用双频激光干涉仪直接测量出这两个光电接收器中心间的距离,通过几何计算得到被测直径大小.试验表明,该方法测量精度较高,测量系统的相对误差小于5×10-8.     

自制圆刻度机的原理和结构

在机械制造工厂中,常会有—些手轮、刻度盘之类的零件,需在其圆周面、圆锥面、或圆平面上进行刻度(图1)。但在—般工厂中,由于缺少专用的刻度设备,因此对这些零件的刻度,往往是利用万能铣床或其他设备来进行的。而当零件数量较多、刻线精度要求较高时,采用这些办法,由于调整费时、操作不便,效率不高;或者刻线精度不能达到质量要求,不能适应生产的需要。因此,自制或改装一台专用的圆刻度机就很重要。