基于智能变距拉杆的旋翼平衡实时调整方法

旋翼不平衡是造成直升机振动的重要原因,而传统旋翼平衡调整是一种定期维护方法,耗时长且无法长时间保持维护后的振动水平。本文研制了一套基于智能变距拉杆的旋翼平衡实时调整(In flight tuning,IFT)系统,可以根据计算机发出的数字指令控制智能变距拉杆长度实现桨叶变距输入,进而完成旋翼动平衡调整。试验发现智能变距拉杆杆端位移量对旋翼转频振动分量的影响呈线性规律,由此确定拉杆调整系数矩阵。当获取旋翼不平衡振动信息后,根据相位选择相应拉杆作为调整器,根据振幅在调整矢量方向投影的大小关系设计了调整策略,得到拉杆完成平衡调整所需的位移量。通过旋翼塔试验验证了该方法的有效性,结果表明该方法可以在直升机飞行过程中实时降低旋翼振动水平,有效提高了旋翼动平衡调整效率。

局部干法环境下GMAW横向焊接熔滴过渡特性

提出了一种水下结构件局部干法横向焊接方法,该方法通过对排水罩结构进行设计,使高压气体在排水的同时在排水罩内部形成向上流动的风场,利用风场对熔池的吹袭作用来抑制熔池下淌.采用高速摄像技术研究了在侧向风场作用下GMAW焊的熔滴过渡特性.结果表明,在短路过渡状态下,由于受到侧向风场的影响,更容易发生B型短路过渡.在滴状过渡时,由于熔滴体积较大,侧向风场的支托作用不明显,熔滴沿焊丝倾斜向下过渡到熔池中.在射流过渡时,侧向风场对电弧的影响较小,使熔滴略微向上偏斜,有助于减小熔池下淌程度,获得较好的焊缝成形质量.研究结果对于水下结构件横向焊接质量控制有一定的参考价值.

MIG焊不同熔滴过渡状态的电弧声响度分析

针对MIG焊不同熔滴过渡状态的识别问题,提出基于Moore响度模型的电弧声分析方法。首先对不同熔滴过渡状态下的电弧声信号及其功率谱密度进行分析,发现不同熔滴过渡形式的电弧声信号能量和频率分布各有不同。根据Moore响度模型能综合反映声波振幅大小、频率及时间特性的特点,建立了电弧声Moore响度模型,获得了不同熔滴过渡状态下的电弧声信号Moore响度曲线。结果表明,不同熔滴过渡状态的电弧声具有明显不同的响度特征,为MIG焊熔滴过渡稳定性实时检测提供了一种有效手段。

基于电弧声MFCC特征的焊接线能量检测与识别

焊接线能量与焊缝熔透程度密切相关,它代表了焊缝接收到的电弧能量大小。针对MIG焊焊接线能量的检测识别问题,提出基于电弧声MFCC特征的识别方法。电弧声声信号由声源的激励脉冲与声道冲激响应卷积而成,焊接线能量的变化导致电弧声道发生变化,也因此改变了声道传输特性。基于此,模拟人耳的听觉感知机理,提取MFCC特征,得到电弧声信号在Mel频域的声道包络。特征向量为电弧声MFCC特征的基础上,建立支持向量机模型。运算结果表明,该方法对焊接过程中不同线能量的总体识别率达到99.25%,且计算速度较快,从而为焊接质量在线监控提供了一种新方法。

不同保护气下电弧声信号的短时能量与共振峰分析

利用电弧声信号对焊接质量进行在线监控是一种简便有效的方法,但是关于保护气成分对电弧声信号影响方面的研究还鲜有报道。文中建立了电弧声信号采集系统,首先对采集到的声信号进行小波去噪处理,提高其信噪比,然后分别从时域、短时能量和共振峰的角度对Ar气、 CO2气和φ(Ar)80%+φ(CO2)20%混合气环境下电弧声信号进行分析。从信号的短时能量特征可见,随着CO2气体浓度的增大,电弧声信号能量降低,幅值变化频率升高。从信号的共振峰特征可见, 3种保护气环境下电弧声信号都有5个共振峰,其中φ(Ar)80%+φ(CO2)20%混合气体环境下幅值最大的共振峰频率最高,氩气环境下的最低,这说明不同保护气形成的电弧声道对电弧声声源的调制作用不同。研究结果可为气体保护焊的焊接过程实时监控提供依据。

旋转电弧横向焊接及侧向风场对其焊缝成形影响的试验研究

局部干法横向焊接在海洋工程装备制造中具有潜在的应用价值,然而,受重力的影响,横向焊接时熔融金属向下流动,造成焊缝下塌,严重影响了焊接质量。通过试验研究了横向焊接时焊缝下塌随焊接电流、电压等工艺参数的变化规律。在此基础上,研究了侧向风场作用下旋转电弧横向焊接的焊缝成形质量。结果表明：横向焊接时焊缝下塌程度随焊接电流的增加明显变大,受焊接电压的影响较小。旋转电弧横焊可以获得较为一致的熔深,并在一定程度上减小焊缝下塌,其温度场分布也比普通横焊时均匀。侧向风场对抑制焊缝下塌具有明显的作用,但也会引起焊缝成形的不稳定,如何合理控制电弧区域的风场是局部干法焊接的关键。研究结果为实现局部干法水下横焊的熔池控制提供了基础。

旋转电弧焊接熔池温度场与流场数值模拟

建立了旋转电弧焊接热源模型,综合考虑了电磁力、熔滴冲击力、表面张力、电弧压力、浮力等外界作用,对旋转电弧焊接条件下的熔池温度场和流场进行了数值模拟。模拟结果表明,电弧不旋转焊接时,在熔池的上部,铁水由熔池中心向熔池边缘流动,流场和温度场在焊缝的横截面上均呈现出对称分布的特征;在熔池的下部,铁水由熔池边缘向熔池中心流动,这种流动导致了指状熔深的产生。旋转电弧焊接时,在熔池中产生了一个绕着电极轴线逆时针运动的涡状流动,熔池的流场和温度场在焊缝的横截面上不再对称;在熔池的下部,则没有出现铁水由熔池边缘向熔池中心流动的情况,与普通焊接相比,熔池的熔宽变大,熔深变小。

基于声发射信号短时能量的TIG焊熔透状态识别

针对TIG焊接质量在线检测问题,提出了基于声发射信号短时能量的焊缝熔透状态识别方法。采集了TIG焊接过程中母材负载的声发射信号并对其进行了时频域分析。首先采用限幅滤波法降低信号中的脉冲干扰。为了提高信噪比并凸显信号的能量突变信息,对声发射信号进行了短时能量分析。结果表明,未熔透、临界熔透、过熔透三种状态的信号短时能量依次变大。最后,根据平均短时能量,利用支持向量机进行熔透状态的识别。试验结果表明,声发射信号的平均短时能量可以很好地将三种熔透状态进行区分,对熔透状态的识别率达到了98%以上,从而为焊接质量在线检测提供了一种新方法。

局部干法横焊熔池温度场与流场的数值模拟

电弧在局部干法条件下,其形态、热量分布和工件的散热条件均发生了显著改变,本文建立了局部干法条件下横向焊接热源模型,综合考虑了电磁力、熔滴冲击力、表面张力、电弧压力、浮力等外界作用,对局部干法条件下不同水深的横焊熔池温度场和流场进行了数值模拟。模拟结果表明,在熔池的上部,铁水由熔池中心向熔池边缘流动,铁水向上的流动速度小于向下的流动速度,造成电弧上方熔宽小,下方熔宽大,熔池的流场和温度场在焊缝的横截面上不对称。随着水深的增加(<100m),温度降低,熔深先减小后增加,横焊熔池下塌现象也先缓解后变严重。

局部干法横焊排水罩内流场数值模拟

针对局部干法横向焊接条件,建立排水罩数值模型,对罩内流场进行分析,并进行实验验证。模拟结果表明:随着进气压力的增大,排水效果逐渐变好,但是压力增大到一定程度后,进气压力再增大,排水效果也不会进一步变好。进气气压力小于0.05 MPa时,无法把水完全排干,同时过程中会有外界水的回流现象,气体压力大于0.05 MPa时,可以基本消除这一现象。排水气在罩内产生了一个自下而上的层流流场,气体的流速随压力的增大而增大,越接近母材,该流场速度越大,可以对横焊熔池起到支托作用。最后实验表明:采用较小的气压就能实现排水的目的,排水后罩内环境相对干燥,排水罩内气体流动方式与模拟结果吻合。这为下一步开展局部干法横焊实验提供良好的基础。

氧气传感器加热器制备工艺研究

氧化锆氧气传感器工作温度为700℃,加热器为传感器提供热量,是保证传感器稳定工作的基础。丝网印刷下浆料量是决定加热器铂电阻层厚度的关键因素,直接影响加热器印刷质量及电阻值。文章通过检测传感器加热器印刷前后PET膜湿重、干重的变化,研究了丝网参数和刮刀参数对加热器印刷的具体影响方式,得到了丝网目数、掩膜版厚度、线宽三个丝网参数,以及刮刀压力和刮刀行程这两项刮刀参数对印刷下浆料量的影响规律,为加热器电阻值精确控制及稳定制备提供了可靠依据。

基于人耳听觉模型的MIG焊熔滴过渡状态识别

针对强噪声干扰下熔化极惰性气体保护焊(Melt inert-gas,MIG)的熔滴过渡状态识别问题,提出一种基于人耳听觉模型的电弧声熔滴过渡状态识别算法.采用外耳和中耳传递函数对电弧声信号进行变换,模拟耳蜗的功能对变换后的电弧声信号进行频率分解,并求分解后各频带内信号的响度功率,根据不同频带的响度功率构建电弧声的特征矢量,采用支持向量机根据获得的特征矢量实现熔滴过渡状态的识别.试验结果表明,该算法可以很好地抑制由于焊接电流的低频变化引起的电弧声低频波动,对熔滴过渡状态的识别率达到了98%以上.为了验证算法的抗噪声干扰能力,在原始信号的基础上,分别施加了不同信噪比的白噪声和环境噪声,结果表明,所提出的算法具有优良的抗噪声干扰能力,从而为焊接质量在线监控提供了一种新方法.

复杂工况下的直升机行星传动轮系故障诊断

行星传动轮系是直升机动力传动系统的核心部件,是直升机健康和使用监测系统重要的监测对象。针对复杂工况下直升机行星传动轮系的故障诊断难题,提出了结合域对抗与深度编码网络的自适应域对抗深度迁移故障诊断方法。方法输入归一化频谱数据,基于堆栈收缩自动编码网络建立训练负载与测试负载编码网络,从训练域数据进行有监督学习提取高质量深度故障特征,并结合参数迁移和对抗学习策略,通过测试域数据无监督自适应优化测试域深度故障特征提取网络,以适应负载条件变化引起的样本数据分布差异以及恶劣噪声环境引起的样本数据波动的影响。方法在直升机行星传动轮系实验平台上通过故障注入试验进行了对比验证,证明了方法的有效性与健壮性。