基于PCA和希尔伯特谱的柔性薄壁轴承故障诊断研究

针对柔性薄壁轴承在发生故障时产生的非平稳、非线性信号,采用希尔伯特-黄变换方法对其进行分析,同时针对噪声信号会污染整个希尔伯特谱的问题,提出基于SVR谱的PCA降噪算法。通过仿真分析和柔性薄壁轴承故障实验,从轴承内、外圈故障仿真信号和实际信号的希尔伯特谱中,均能够得出外圈故障信号频率的变化率为轴承转频的两倍、而内圈故障信号频率的变化率与轴承转频一致的结论。该结论可为工程实际应用提供理论指导。

谱峭度方法在柔性薄壁轴承故障特征频率提取中的应用

柔性薄壁轴承是一种特殊的轴承,工作时其内、外圈都受力变形为椭圆,这导致正常柔性薄壁轴承的振动信号存在周期性冲击,这种冲击背景使柔性薄壁轴承的故障特征提取更为困难。谱峭度方法是利用峭度对信号中的瞬态成分敏感这一特性,根据峭度值最大原则来准确提取共振带,克服了传统共振解调技术存在带通滤波器参数需要人工预先确定的缺陷。对自适应谱峭度,基于滤波器组的快速谱峭度以及基于短时傅里叶变换的快速谱峭度进行了对比分析,利用它们提取柔性薄壁轴承内、外圈故障特征频率,对这三种方法的特征提取效果进行了比较,结果表明自适应谱峭度方法更适合于提取柔性薄壁轴承的故障特征频率。

柔性薄壁轴承的损伤特征频率分析

柔性薄壁轴承被装配到谐波减速器中后,内、外圈会被强制变形,成为椭圆,其损伤特征频率和普通滚动轴承完全不同。为了确定柔性薄壁轴承的损伤特征频率,先分析了此轴承的运动规律。普通轴承滚动体中心轨迹和节圆一致,而柔性薄壁轴承滚动体中心轨迹和节椭圆并不一致,研究了滚动体中心相对于节椭圆和保持架的运动轨迹。研究了柔性薄壁轴承的速度分布,证明了柔性薄壁轴承存在径向速度,这是普通轴承所不具有的,且径向速度的大小是时变的,这种变化的径向速度会引起轴承的附加振动;此外,其滚动体切向速度的大小也是时变的,这也与普通滚动轴承不同。基于运动规律和速度分布,对柔性薄壁轴承元件损伤时的冲击特征频率进行分析,实现了对不同元件损伤时特征频率的理论计算。最后,检测了柔性薄壁轴承元件损伤时的实际振动,验证了对此种轴承损伤冲击特征频率的理论分析。

柔性薄壁轴承的周期性冲击背景特性及其分离

柔性薄壁轴承的内外圈是椭圆,这使得它和普通滚动轴承的振动特性完全不同。这种轴承旋转过程中椭圆长短轴会对轴承造成周期性冲击,这种正常的周期性冲击和轴承元件损伤引起的故障周期性冲击混合在一起,掩盖了故障周期性冲击。分析了这种正常周期性冲击的频率分布特点,根据奇异值和频率的内在关系,提出利用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)来消除这种正常周期性冲击,选择正常周期性冲击的频率成分对应的奇异值进行SVD重构,可以准确地分离出这种正常冲击,从而消除其对故障周期性冲击的干扰。进而采用连续Morlet小波变换对消除了正常周期性冲击的柔性薄壁轴承振动信号进行故障冲击特征提取,选择峭度最大的尺度为故障特征尺度,清晰地提取到了柔性薄壁轴承的故障冲击特征,故障特征提取效果优于没有消除正常冲击时的故障特征提取效果。

基于峭度原则的EEMD-MCKD的柔性薄壁轴承故障特征提取

谐波减速器用柔性薄壁轴承运行过程中因内圈长、短轴交替产生周期性冲击成分。当柔性薄壁轴承发生故障后,这种正常的周期性冲击成分和因故障引起的冲击叠加在一起,使得其故障特征提取难度很大。针对这一特点,提出基于峭度原则的EEMD-MCKD的柔性薄壁轴承故障特征提取方法。首先使用集成经验模态分解算法(EEMD)对信号进行预处理,选用峭度原则滤除信号中的无关分量和冗余分量,重构筛选后的固有模态分量(IMF)得到EEMD重构信号;在此基础上,针对柔性薄壁轴承振动信号特点进行MCKD算法进行参数优化,利用参数优化后的MCKD对EEMD重构信号进行提取。运用此方法对实测柔性薄壁轴承外圈故障振动信号进行特征提取,结果表明,准确提取到了清晰的故障特征频率。将提取效果与单一EEMD算法和MCKD算法进行对比分析,EEMD-MCKD算法提取效果更佳。

谐波减速器柔性薄壁轴承性能检测方法研究

谐波减速器是工业机器人核心部件之一,柔性薄壁轴承是谐波减速器的关键零部件,轴承的性能与稳定直接影响减速器的性能。以往对柔性薄壁轴承应用特性的研究都是将其置于谐波减速器整体研究中进行粗略分析,无法结合其工作过程的变形及载荷交变特性开展深入研究,其主要原因是缺乏有效的试验与验证手段。谐波减速器内除柔性薄壁轴承外,刚轮、柔轮等多个部件的特征信号存在耦合关联,对谐波减速器的单个零部件特征提取难度极大。提出将柔性薄壁轴承从谐波减速器整机中剥离出来进行等效研究的试验方法,创新设计了模拟薄壁轴承实际运动工况的测试装置,开展了相关性能与寿命试验,提出并验证了多种特征提取方法,可快速有效地实现柔性薄壁轴承性能与寿命测试,为谐波减速器的产品优化迭代提供了一种高效便捷方法。

基于MKurt-MOMEDA和Teager能量算子的柔性薄壁轴承的故障特征提取方法

与普通滚动轴承相比,柔性薄壁轴承存在背景冲击载荷,使得故障特征提取难度大。针对这一问题,提出基于MKurt-MOMEDA和Teager能量算子的柔性薄壁轴承故障特征提取方法。利用多点峭度谱(MKurt)对原始故障信号进行分析,确定柔性薄壁轴承故障周期,然后通过多点最优最小熵解卷积(MOMEDA)处理,再经Teager能量算子增强,最终提取柔性薄壁轴承外圈与内圈的故障特征频率,并与单一的MOMEDA算法、基于MKurt-MCKD与Teager能量算子故障特征提取方法进行了对比,证明了该方法明显增强了故障特征频率的幅值,为柔性薄壁轴承故障特征提取提供了参考。

柔性薄壁回转体工件的加工技巧研究

有些柔性薄壁回转体工件,由于长度较长且壁薄,刚性差,使得某些部位机加工时无法装夹,尺寸加工及测量困难。结合薄壁蒸汽滤网的加工制造实例,在工件上添加工艺辅助结构,既经济又简便、巧妙地解决了此类工件的装夹、加工和测量问题,同时也满足了图纸要求。

基于多分辨SVD包和MED的柔性薄壁轴承故障特征提取与诊断

柔性薄壁轴承安装到谐波减速器上时内外圈会受迫变形成椭圆,工作过程中会产生周期性的冲击信号,使得柔性薄壁轴承的故障特征信号提取变得更加复杂。为实现对柔性薄壁轴承故障特征信号的有效提取,提出了一种基于多分辨奇异值分解(SVD)包和最小熵解卷积(MED)的柔性薄壁轴承故障特征提取与诊断的方法。利用多分辨SVD包对采集到的振动信号进行分解,分解后选用前4层中信噪比最高的近似信号进行MED冲击特征提取处理,将处理后的信号与前4层的细节信号进行信号重构和频谱分析,得到故障特征频率,最后将得到的故障特征频率与理论计算值进行对比,判断出故障类型。和单独使用多分辨SVD包处理的实验效果相比,该方法对柔性薄壁轴承的故障特征提取效果更好。

基于层叠式平面DE作动器的柔性薄壁结构振动控制研究

为了降低单层平面DE作动器的控制电压,提出了一种层叠式平面DE作动器,并开展了基于层叠式平面DE作动器的柔性薄壁结构振动主动控制研究。结合介电弹性体(DE)材料的力电耦合模型,基于哈密顿变分原理,建立了含层叠式平面DE作动器的柔性悬臂梁系统振动控制微分方程。基于比例反馈控制策略,利用不同层数的层叠式平面DE作动器对悬臂梁系统进行了振动主动控制的仿真研究。结果表明,层叠式平面DE作动器对柔性薄壁结构具有良好的振动控制效果,同时相比于单层平面DE作动器,控制所需电压可以降低30%以上,从而为DE作动器的低电压驱动应用提供了一条可行的技术途径。

一种TMSST结合相关峭度的柔性薄壁轴承故障特征提取方法

在STFT的基础上提出了一种时间重分配多同步压缩变换(TMSST)结合相关峭度的柔性薄壁轴承故障特征提取方法。该方法通过对STFT结果使用压缩算子提高其时频聚集性;结合相关峭度准则选择最佳频率点处的脉冲特征;对脉冲特征分析得到其冲击频率特性。将所述方法用于柔性薄壁轴承内外圈故障信号特征提取,并将其与S变换结合相关峭度进行对比,结果证明所提方法在成功提取故障特征的同时能更好地反映故障特征频率的时变性,为轴承故障诊断提供了一种时频分析的新视角。

轻轨柔性薄壁高墩连续刚构桥承载能力试验研究

为评估某地铁线路在全国范围内首次采用的柔性薄壁高墩连续刚构桥性能,对其中标准段线路4×40 m跨桥梁进行承载能力试验验证。结果表明:桥梁主梁承载能力满足设计及规范要求;桥梁采用的柔性薄壁高墩在运营荷载作用处于弹性阶段,轻轨桥梁采用此类设计安全且有效;桥梁竖向刚度大于理论值,满足要求。通过本次试验验证了此类桥梁的安全性能,为该类桥梁的推广使用提供原始基础资料。

新型基于柔性薄壁材料的自动定心夹具研究

针对易变形柔性薄壁材料,本文设计了一种内锥形自动定心夹具。经受力分析和精度检测可知,该夹具能在较高定位精度下极大减少对柔性薄壁材料的破坏,大大提高生产质量和生产效率。希望本文的研究能为同类型柔性薄壁材料夹具设计提供研究方向。

轻轨柔性薄壁高墩连续刚构桥动力特性及动力响应分析

以广州地铁十四号线轻轨高架桥为研究背景,通过脉动测试及列车运营测试分析,重点研究了一联三跨柔性薄壁高墩连续刚构桥的动力特性及动力响应。结果表明:桥梁实测基频2.197Hz大于设计值1.794Hz,桥梁刚度满足要求;柔性薄壁边墩的动力响应对列车运行速度不敏感,且列车刹车及会车状态下不是桥梁柔性薄壁边墩最大受力状态。

连续刚构柔性薄壁墩在立交桥设计中的应用

成都市二环路人民南路立交工程为对称扁苜蓿叶型,示如图1,现已建成通车。通过实践,对连续刚构柔性薄壁墩应用于立交桥设计取得一些经验。

基于改进谐波小波包的柔性薄壁轴承背景周期性冲击分离

柔性薄壁轴承是一种特殊的轴承,其内外圈是椭圆,在旋转时椭圆的长、短轴会对轴承产生一种周期性冲击,这种周期性冲击和轴承元件的故障周期性冲击混合在一起,对故障周期性冲击是一种极大的干扰。为消除这种干扰,通过分析椭圆长短轴引起的周期性冲击的特点,结合谐波小波的盒形频率特性,提出一种改进的谐波小波包来消除这种周期性冲击。普通谐波小波包的子带频率范围是根据分解层数确定的,而改进的谐波小波包的各个子带频率范围则针对椭圆长短轴引起的周期性冲击的频率分布特点而设计,可以有效地提取到这种冲击的每一个谐波分量,从而可准确地分离出整个周期性冲击。对实际柔性薄壁轴承振动信号的处理结果表明,改进的谐波小波包从混合的复杂周期性冲击中准确地分离出了椭圆长短轴引起的周期性冲击,而故障周期性冲击却被完好保留,从而消除背景周期性冲击的影响,实现对柔性薄壁轴承损伤的正确识别。

基于变形基的柔性薄壁结构公差分配方法

考虑大型薄壁结构变形与偏差之间的关系,针对柔性薄壁结构的装配过程,提出一种基于变形基的薄壁结构偏差描述与公差分配方法。利用模态分析方法建立描述构件偏差的变形基,基于装配区域变形协调和势能最小原理推导零件与装配构件偏差因子的关联关系,以变形基与偏差因子的线性组合精确表征柔性薄壁结构的偏差场。以柔性薄壁结构制造、装配工艺及产品的其它成本为约束条件,建立柔性薄壁结构的公差分配优化模型并采用遗传优化算法进行求解。以火箭筒段的装配过程为例进行了公差分配的案例计算。该方法考虑柔性薄壁结构的柔性变形和偏差场的分布与传递,案例公差分配的结果符合理论分析,验证了方法的可行性。

连续刚构梁桥薄壁柔性墩身裂缝产生原因

通过调查已建成的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身裂缝分布状况,和对正在施工中的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身进行受力分析,初步得到连续刚构梁桥的薄壁柔性墩墩身裂缝产生的原因.研究表明,墩身在平行于水流方向的两侧面上的竖向裂缝,可能是由于墩身在底部和中间变截面处的倒角附近区域产生较大剪应力而引起的.

柔性双薄壁矩形高桥墩滑模的技术特点

介绍山东省第一高桥———樵岭前特大桥柔性双薄壁矩形高桥墩液压滑动模板施工的全过程。施工中所遇问题的处理办法。

薄壁柔性零件的防变形冷加工技术研究

提出一种基于有限元法的薄壁柔性零件的防变形冷加工技术研究方法。该方法先利用层次分析方法对薄壁柔性零件加工变形的影响因素进行提取,得到薄壁柔性零件加工变形影响因素提取属性,通过计算提取属性对目标层的影响程度矢量,得到每个薄壁柔性零件的加工变形影响因素的重要度值,在此基础上采用误差补偿方法计算出薄壁柔性零件的防变形冷加工铣削深度,并结合薄壁柔性零件变形预测模型对薄壁柔性零的切削参数进行优化设计,以最小化所有薄壁柔性零件切削工位的加工误差为目标函数。实验结果表明,所提方法能够有效提高薄壁柔性零件的形位精度,同时对同类的其他薄壁柔性零件的变形控制具有一定的参考价值。