局部投影降噪在往复压缩机故障诊断中的应用

往复压缩机的振动信号为典型的非线性、非平稳信号.提出利用局部投影法对振动信号降噪,提取关联维数,并与热力参数相结合诊断往复压缩机故障的方法.首先利用基于定量递归分析的局部投影降噪算法滤除振动信号中的噪声,然后提取关联维数,再根据热力参数计算气缸的压缩比,最后结合关联维数和压缩比,诊断压缩机的故障.结果表明:应用局部投影法降噪后振动信号的局部标度指数曲线存在明显的平台区,关联维数易收敛;在降噪后时域指标无明显变化的情况下,关联维数变化明显,基于局部投影法降噪后的关联维数更能有效地反映设备的故障状态变化.实例中诊断出的往复压缩机活塞磨损故障验证了这种方法的有效性.     

迭代奇异值分解降噪与关联维数在烟气轮机故障诊断中的应用

烟气轮机的振动信号具有很强的非线性特征.提出了将迭代奇异值分解(ISVD)降噪与关联维数分析相结合应用于烟气轮机故障诊断.采用低通数字滤波与ISVD降噪两种方法对实测数据进行降噪处理,对其效果进行对比,并计算烟气轮机在不同故障状态下振动信号降噪前、后的关联维数.结果表明:对于烟气轮机信号,低通数字滤波的降噪效果并不理想,而ISVD降噪则能有效地去除噪声;降噪后,烟气轮机振动信号的伪相图特征清晰,关联积分曲线的标度区明显变宽;不同故障状态下计算得到的关联维数明显不同,可以将关联维数作为故障诊断的定量特征进行提取,从而为烟气轮机故障诊断提供简单而有效的方法.     

发动机活塞拍击动力学分析及活塞表面磨损预测

针对活塞在缸内的拍击直接导致了活塞和气缸套摩擦磨损的问题,提出在多体动力学分析软件AVL-EXCITE中建立包括活塞、气缸套、活塞环组、活塞销以及连杆的模型,输入发动机相关结构参数和工况条件,进行了活塞拍击动力学仿真,利用模拟结果数据预测活塞表面磨损趋势和分析了活塞型线的变化.结果表明:活塞拍击运动参数随活塞和气缸套之间的间隙变大而增大,本来有中凸型线的活塞变成倾斜圆筒活塞.模拟结果跟实际观察结果相对比,二者有比较好的一致性.     

分形理论在汽车发动机振动信号分析中的应用

本文将分形理论应用到汽车发动机振动信号分析中,运用关联维原理和计算方法,对汽车发动机信号进行计算与分析。分析结果表明当气缸压缩压力超过许用值时,关联维数较正常时大,并且随着气缸压缩压力的增大,关联维数增大。由此,根据关联维数可以判断气缸的运行状态及故障类型。     

发动机故障分形诊断中噪声信号的分析和处理

为分析信号中噪声成分对信号关联维数计算结果的影响,提高利用信号关联维数诊断机械故障可靠性,模拟产生不同信噪比的含噪混沌信号,分析其关联维数随噪声水平的变化情况。证明噪声成分会极大影响到信号关联维的计算效果,利用含有噪声信号的关联维数刻画系统的特征行为是不可靠的,必须对获得的原始信号进行滤波消噪处理。通过对气阀正常、轻微漏气、较重漏气和严重漏气4种情况下,发动机启动电压信号降噪前后的关联维数对比研究,进一步证明,利用小波降噪对发动机启动电压信号进行预处理,可使得信号关联维数较为接近于系统的真值,极大地提高利用启动电压信号的关联维数判断发动机运行状态的准确性与可靠性。     

基于混沌分形理论的滚动轴承微小故障诊断

为提取轴承微小故障的故障特征,提出一种基于混沌分形理论的滚动轴承故障诊断方法。通过计算滚动轴承振动信号的最大Lyapunov指数,进行轴承运动的混沌识别;然后,对具有混沌特性的振动信号,计算关联维数和盒维数作为故障诊断的状态特征量。当关联维数不能明显区别轴承故障时,利用关联维数与盒维数相结合的方法判别故障;最后,选取滚动轴承滚动体、内圈、外圈存在微小故障和较明显故障以及正常状态7种工况的振动信号进行实验。研究结果表明:该方法能准确提取故障特征并完成滚动轴承的微小故障诊断。该方法为滚动轴承故障诊断提供了新的有效途径。     

单活塞液压自由活塞发动机活塞振动特性研究

研究单活塞液压自由活塞发动机原理样机活塞组件振动特性.建立活塞组件动力学模型,导出了活塞振动方程,研究了活塞的幅频特性并运用相平面法分析了活塞运动的稳定性.活塞组件运动属于单自由度变阻尼、变刚度自振振动.活塞运动频率与振幅间存在单调上升关系且受压缩比的限制,其稳定极限环存在的区域由进气口位置和活塞行程决定,下止点位置位于稳定极限环存在区域是实现自激振动的关键,工作频率可以在零和自激振动频率之间调整.     

关联维在溢流阀故障诊断中的应用研究

针对液压元件溢流阀发生故障时,其振动信号具有非线性的特点,以关联维数描述信号特性,采用G-P算法分别对溢流阀阀体正常和故障时的振动信号进行计算分析.溢流阀工作正常时阀体振动信号的关联维数值较大,发生故障时关联维数值较小,且不同状态下关联维不同.研究表明,采用关联维数诊断系统故障的方法是可行有效的.     

基于分形维数的刀具状态在线监测新方法

以分形几何理论为基础,对刀具不同磨损阶段声发射信号的分形特征进行了分析。提出了计算非完全分形体信号波形的关联维数时尺度范围的确定方法,分析了声发射信号在刀具磨缶过程中分形维数的变化特性。刀具磨损切削实验数据表明,声发射信号的分形维数受切削参数变化影响较小,分形维数反映了声发射信号的几何特征,其大小能较好地反映刀具的不同磨损状态。实验结果表明,该方法能正确地实时在线监测刀具的不同磨损状态。     

基于EMD关联维的齿轮箱齿轮状态振动辨识

论述了经验模式分解(EMD)的理论和特性,以及关联维数及其特性,并根据实际齿轮箱振动信号的非平稳特征和简单监测征兆的需要,引入分别适于非线性非平稳信号分析和表征系统观测序列非线性、不规则程度的经验模式分解和关联维数,提出用EMD关联维来辨识齿轮箱振动信号,结果表明：当齿轮处于不同状态时,与齿轮故障密切相关的内在模式函数的关联维数明显不同,EMD关联维方法可以作为齿轮故障的特征提取工具。     

内燃机中缸套-活塞环的磨损与润滑综述

内燃机中的缸套和活塞环是内燃机中的主要摩擦学系统,其中含有许多类型的摩擦和磨损及润滑摩擦,磨损的相互作用十分显著。发动机运持时摩擦学系统的特性,扮演了一个重要的角色,其摩擦学问题的研究一直是人们关注的热点之一。本文对它进行了综述,对缸套-活塞环的磨损与润滑的远景研究工作提出了展望。     

面向实车使用的重载柴油机寿命损耗机理研究

针对重载柴油机实车使用过程中寿命影响因素众多、损耗机理不清的问题,从柴油机使用寿命定义出发,系统研究某型12150柴油机技术状况变化规律;引入FMECA方法、正态分布统计和Pearson相关分析法确定实车运用中影响柴油机使用寿命的主要损伤模式、关键部件和实体特征参数。基于SEM分析缸套-活塞环磨损失效机理。结果表明:缸套-活塞环磨损是决定重载柴油机使用寿命的关键,摩擦副上止点附近表面因发生严重粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的综合磨损失效,导致柴油机性能下降到极限,达到寿命终了,缸套上止点附近磨损深度是表征重载柴油机使用寿命的实体特征参数。     

基于EEMD的柴油机缸套磨损故障诊断

针对柴油机缸套磨损故障诊断问题,在实车上测试了柴油机机体振动信号,应用经验模态分解(EMD)对不同磨损状态下的柴油机机体振动信号进行了分析,然而,EMD存在的模态混叠问题使其难以获得准确的基本模式分量(IMF).为此引入基于总体经验模态分解(EEMD)的改进的局域波分析方法,利用EEMD获取无模式混淆的IMF,通过Hilbert边际谱分析信号能量随瞬时频率的变化特征.工程实测分析结果验证了应用该方法进行柴油机缸套磨损故障诊断的有效性.     

超声振动对内燃机缸套摩擦润滑状态影响的研究

降低缸套-活塞组件的摩擦力是提高内燃机可靠性和耐久性的重要技术问题。在关于摩擦副减摩的研究与实践中,超声振动减摩因其良好的减摩性能得到了研究人员的广泛关注。为了研究超声振动对内燃机缸套组件摩擦润滑状态的影响,本文对比分析了在缸套外壁有、无超声激振条件下的内燃机摩擦损耗。通过对内燃机缸体进行结构改制,在内燃机倒拖试验台上引入超声激振设备,搭建了新型单缸内燃机的超声振动减摩试验台架。通过试验研究了内燃机缸套活塞组件在不同激励工况下的超声振动减摩情况。研究表明：施加高频振动后,缸套-活塞组件间出现了接近于粗糙度等级的动态变形,内燃机摩擦损耗较未激振前呈现出小幅降低。     

内燃机缸盖振动信号建模与仿真

针对现有内燃机振动信号采集方法存在的问题,提出一种通过建模仿真来模拟内燃机不同工况振动信号的方法。首先,建立内燃机配气机构动力学模型及气缸模型,分别用来模拟不同间隙气门的落座力及气缸压力;其次对内燃机缸盖进行模态分析,提取前30阶振型及其对应的频率;最后采用有限元法建立内燃机缸盖模型,借助气门落座力及气缸压力仿真结果对缸盖振动进行模拟仿真。利用缸盖振动的实测信号对其模拟信号进行验证,结果证明模拟方法有效可行。     

车用柴油机振动信号的去噪声处理

针对柴油机振动信号的瞬时非线性特点,论述了车用柴油机振动信号处理理论与方法.采用柴油机振动信号的IMF分量进行特征频带识别,将柴油机振动信号经验模态分解,去掉主要干扰因素所对应的IMF分量,再将剩余IMF分量进行重构得到柴油机振动信号.重构后的信号反映了车用柴油机机身振动的真实信息.     

基于单缸柴油机表面异常声发射信号的活塞组件摩擦磨损故障诊断与研究

为了诊断并分析某型单缸柴油机的异常声发射信号,在柴油机缸体上安置振动传感器和声发射传感器。利用小波多分辨率算法对比分析了两个传感器的信号。首先通过几何估算提出了异常信号可能对应的两种故障形式,随后根据拆机检查,确认声发射信号中的故障特征来源于活塞组件之间的异常摩擦事件。诊断结果表明:该型号单缸柴油机的活塞组件的结构尺寸设计不合理,在柴油机正常工作中,连杆小头和活塞内部发生了摩擦事件,导致了声发射信号在固定的曲轴转角上出现异常峰值响应。声发射技术为以后有效监测活塞组件摩擦磨损提供了更准确的诊断方法。     

基于缸盖振动信号包络线相关分析的柴油机故障预警方法研究

针对柴油机故障特征易受到环境、载荷等因素的干扰,从而导致许多传统意义上的故障特征参数不再敏感的问题,提出了一种基于缸盖振动信号包络线相关分析的柴油机故障预警方法,对一台6缸柴油机的缸盖振动信号对比了希尔伯特变换和n阶极值插值两种方法的包络线提取效果,并对其包络线进行相关分析,得到了相似系数、距离标准差以及余弦相似度等相关分析结果。研究结果表明：在传统特征参数不敏感的情况下,相关分析可以更好地反映机组的故障状态。本文研究结果可为实现柴油机故障的早期预警奠定基础。     

汽缸套-活塞环磨合过程摩擦力矩分形行为研究

针对缸套-活塞环磨合过程摩擦力矩的变化特点,提出一种用分形维数描述摩擦力矩信号复杂性的新方法.从工程应用角度介绍了摩擦力矩信号盒维数的计算方法,通过试验研究了缸套-活塞环磨合过程中摩擦力矩信号盒维数的变化规律.结果表明随磨合磨损的增加,摩擦力矩信号盒维数呈上升趋势,且在不同的润滑方式下,摩擦力矩信号盒维数上升趋势不同,运用摩擦力矩信号盒维数可有效地评价磨合过程.     

车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命的智能预测

针对硼铸铁车用柴油机气缸套磨损严重现象,在考虑车用柴油机气缸套工况的基础上,在其基材上电镀Ni-Co-P-MoS2镀层并进行耐磨对比试验,以Ni-Co-P-MoS2镀层磨损量为基础,采用函数链神经网络建立车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命智能预测模型.研究结果表明:在相同条件下,车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层能在很大程度上提高车用柴油机气缸套的使用寿命;车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的预测剩余寿命比较接近车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的实际寿命.