基于EEMD和自相关阈值降噪的滚动轴承故障诊断

为减少噪声对滚动轴承故障特征提取的影响,文章提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和自相关阈值降噪相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先对原始信号进行EEMD分解,然后将得到的各阶IMF分量分别进行自相关阈值降噪,最后重组降噪后的各阶IMF分量并通过包络分析提取故障频率特征进行故障诊断。通过仿真信号和实验数据验证表明,文章所提出的方法能够有效提取各阶IMF分量中的有用信号,有效解决了基于IMF系数选择方法的问题,证明文中提出的方法具有良好的可行性和有效性。     

等效电阻VMD-奇异谱熵双丝PMIG焊稳定性评价方法

变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)方法能有效地抑制模态混叠现象,信噪分离效果良好,利用VMD分解铝合金双丝PMIG(Pulse Metal Inert Gas,PMIG)焊接电弧等效电阻,得到包含不同频率特征的本征模态函数(Intrinic Mode Fuction,IMF)可以完整地重构原信号并有效分离噪声。在此基础上进一步计算IMF构成的特征模式矩阵奇异谱熵,提出等效电阻VDM-奇异谱熵方法评价铝合金双丝PMIG焊焊接过程稳定性。通过试验验证了该方法的可行性与可靠性,焊接过程越稳定其对应的等效电阻VMD-奇异谱熵值越小,反之则越大。     

基于改进EEMD的滚动轴承故障特征提取技术

在对集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)进行研究之后,提出了一种利用改进的EEMD进行滚动轴承故障特征提取的方法。该方法根据EEMD的分解过程中信号和加入的白噪声的特点来选择EEMD的参数,并且对分解后所得到的的固有模态函数(IMF)分量进行阈值处理后再重构,以降低噪声的干扰。对重构后的信号进行包络谱分析,提取其故障特征,最后将该方法与通用的EEMD方法进行对比,研究结果表明EEMD是一种很有效的滚动轴承故障特征提取方法。     

基于EEMD多维特征的旋转机械故障识别方法研究

为有效诊断旋转机械故障,提出基于集合经验模态分解（EEMD）的多维特征提取故障诊断识别方法。利用EEMD将原始振动信号分解为若干个本征模态函数（IMF）,分别计算原始信号和IMF分量的时域指标;将时域指标进行奇异值分解,得到奇异值特征向量,计算原始信号频率带能量比和IMF分量能量比;将IMF分量能量比、奇异值特征向量、频率带能量比组合为故障特征向量,作为神经网络的输入,对转子的工作状态进行诊断识别。结果表明：多维特征向量的识别效果优于EEMD能量特征,能更充分反映出转子的故障特征。     

基于EEMD-FSK的滚动轴承故障诊断

为了解决轴承故障特征提取中经验模态分解(EMD)出现的模态混叠现象,提出一种集合经验模态分解(EEMD)、快速谱峭度选频和共振解调技术相结合的滚动轴承故障诊断方法。对原始振动信号进行EEMD处理,分解为多个本征模态函数(IMF);将符合峭度准则的IMF分量筛选出来,对其进行信号重构,对重构信号进行快速谱峭度计算得出快速谱峭度图,从图中选出最优频带中心和带宽,确定FIR带通滤波器设计参数;最后通过共振解调技术对滤波信号进行包络分析,得出包络谱确定滚动轴承故障特征信息。通过滚动轴承实验分析,验证了此方法的可行性。     

基于改进滤波及峭度原则EEMD的转子故障特征识别方法

针对转子运转时的振动冲击和噪声较大从而容易掩盖振动信号中的故障特征的问题,提出了一种基于小波阈值去噪的EEMD故障特征识别方法。采用改进后小波阈值滤波方法对振动信号进行降噪预处理,对处理结果进行集合经验模态分解(EEMD),再依据峭度原则筛选分解得到的本征模态函数(IMF)。分析重构信号的频谱特征以识别故障。结果表明,该方法有效提高了信噪比且能提取到转子故障特征。     

铝合金脉冲MIG焊电压信号概率密度分析

针对铝合金脉冲MIG焊过程中不同参数匹配下的稳定性问题,采用焊接电压信号概率密度分布的分析方法,计算了焊接过程电弧电压信号概率密度,并分析研究了概率密度分布中的两个峰值,同时参照实际对比分析焊缝成形的情况.结果表明:电弧电压信号概率密度分布中存在两个峰值,第一个峰值越小,第二个峰值越大,焊缝成形越好,焊接过程越稳定;反之焊缝成形不好,焊接过程不稳定.     

脉冲电流相位差对双丝P-GMAW焊电弧稳定性及焊缝成形的影响

利用焊接过程参数与过程图像同步采集系统,研究了平均电流均为150 A时两脉冲电弧的电流相位差对电弧稳定性和焊缝成形的影响.结果表明,脉冲电流相位差为零(两电弧同相位)时,两峰值电弧相互吸引并融为一体,两基值电弧互不影响,焊接过程稳定,断弧现象很少,焊缝成形良好;随着脉冲电流相位差的增大,断弧现象逐渐增多,焊缝在宽度上出现不均匀;脉冲电流相位差为180°时,基值电弧被峰值电弧强烈吸引,以弧形跨越两焊丝之间的空间后融入峰值电弧中,弧长显著增长,断弧现象严重,重新引弧时引起较多飞溅,焊缝成形较差.     

基于EEMD的液压系统振动信号相关主分量分析效果研究

为了研究液压系统振动信号经EEMD分解前几阶IMF分量能否代表EEMD分解信号的主要成分,提出了EEMD分解的相关主分量分析,研究了EEMD相关主分量分析的效果。运用EEMD分解信号,得到其IMF分量,计算出各分量与原信号的相关系数,从中找出信号的相关主分量,通过对主分量进行Hilbert包络谱分析,并与原信号的Hilbert包络谱比较来验证EEMD相关主分量分析效果。通过对实测信号研究表明,某液压缸连续信号经EEMD分解后,与原信号相关性较大的5阶IMF分量:IMF1、IMF2、IMF5、IMF6、IMF7包含原信号主要成分,能表示该信号EEMD分解的主分量,而前5阶却不能完整表示原信号的主分量;对液压缸冲击信号分析发现,EEMD分解的前两阶IMF分量:IMF1、IMF2与原信号相关性较大,能够准确地表示原信号所包含的频率成分和信息,能表示信号EEMD分解的主分量,代表EEMD分解信号的主要成分。因此,EEMD相关主分量分析能突出EEMD分解的主要频率成分,对液压系统振动信号分析效果良好。     

6N01铝合金高频脉冲电流复合MIG焊接电信号和图像信号的采集与分析

采用高频脉冲电流复合MIG电弧对6N01铝合金进行平板堆焊,采集焊接过程中的电压、电流信号,采用高速摄像拍摄熔滴过渡过程,分析高频频率对焊缝成形和熔滴过渡的影响。结果表明:复合高频脉冲电流增加了焊缝熔深和熔宽,频率为45 kHz时最大。复合高脉冲电流消除了电弧电压信号陡升陡降情况,电弧更稳定,熔滴过渡时在焊丝末端的残留部分减少,提高了焊接传质效率。     

焊缝余高变异系数在水下湿法焊接质量评估过程中的应用

针对水下湿法焊接质量评定中缺乏简便、客观的评价指标的现状，提出利用焊缝余高的变异系数表征焊接质量. 该指标具有支持定量分析客观性强、步骤简单易操作等优点. 余高变异系数越大，焊缝外观成形均匀性越差，焊接质量越低；反之，焊缝越平滑、美观，焊接质量越好. 为验证该指标的准确性，设计了相关的工艺试验. 依据脉冲电流对焊接过程稳定性的影响，开展不同脉冲频率条件下焊接. 鉴于送丝方式对焊接过程影响较大，利用焊缝余高变异系数分析送丝方式对水下湿法药芯焊丝焊接过程稳定性研究. 结果表明，余高变异系数评价结果与焊接质量相关度较高. 焊接过程中采用X射线高速成像技术，从焊接过程稳定性与熔滴过渡类型等方面深入分析了焊接过程对余高变异系数的影响，进一步验证了该指标的可靠性.     

超薄板脉冲微束等离子弧焊温度场动态分布特征及成形控制

在模拟计算100 μm超薄不锈钢板脉冲微束等离子弧焊过程的基础上,研究了实际热源动态脉冲加载下的熔池温度场动态过程及脉冲参数对该动态过程的影响机制;研究了脉冲参数对焊缝成形的影响,对模拟计算的结果进行验证,并探讨了脉冲参数和焊接速度的匹配与焊缝成形特征的关系. 结果表明,超薄板脉冲微束等离子弧焊接的温度场变化具有周期性的波动特征和惯性特征,脉冲频率越高或基值电流/峰值电流之比较小,温度场变化的波动幅度也越大,其相对于脉冲电流变化的惯性也越大;脉冲电流下的焊缝成形有连续和不连续两种形式,这与焊接速度、峰值电流作用时的焊缝长度、脉冲频率三者之间的匹配有关;模拟计算的熔池最高温度超过熔点的持续时间与脉冲周期的比值结果较好地解释了试验得到的焊缝成形的连续程度.     

双丝脉冲MAG焊的熔滴过渡及工艺特征

搭建了并列式双丝脉冲MAG焊工艺试验系统,通过双丝脉冲协调控制器连接试验所用的两台电焊机,在试验过程中采集了焊接电流、电弧电压信号,并用高速摄像机对焊接过程的电弧行为与熔滴过渡过程进行了同步拍摄．应用上述试验系统,在实现稳定焊接过程的基础上,分别研究了脉冲峰值电压与脉冲基值电压、两个焊丝在垂直于焊道方向上的距离、焊枪倾角这三个因素对电弧行为、熔滴过渡过程及焊缝表面成形与焊缝几何尺寸的影响．确定了最理想的脉冲峰值一基值电压,并且发现在文中所述试验参数下,焊丝间距11mm为两电弧形成共熔池、同焊道的上临界距离．结果表明,随着焊枪倾角的增加,焊缝熔深增加,熔宽减小,在焊接速度和送丝速度不变的前提下余高增加．     

AC MIG与DC MIG焊接工艺及控制的分析

比较分析了DCEP P MIG焊与DCEN MIG焊的焊接现象,在此基础上,解释了研究开发AC P MIG焊的意义。AC P MIG焊克服了DCEP MIG焊时容易产生的磁偏吹现象,且比DCEP P MIG焊的焊丝熔化速度快、焊缝熔深浅。AC P MIG焊有多种电流模式,其交流电流负极性比率AC I EN％主要用于控制焊缝熔深,其交流电流正极性脉冲Ip主要用于控制熔滴过渡,最理想的是1周1脉1滴的熔滴过渡形式。根据有关的研究表明,在相同送丝速度的条件下,AC P MIG焊的焊缝熔深随AC I EN％增加而减小,焊缝表面光泽好,焊丝熔化金属热含量低等,这些特点最适宜用于焊接薄板。     

脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为研究

将脉冲等离子电弧与MIG电弧同轴复合,期望利用等离子弧脉冲峰值电流产生的高速等离子射流冲击熔滴和熔池,促进熔滴过渡,同时增加焊缝熔深。开发了一套高速视觉与电信号精确同步的焊接数据采集系统,对脉冲等离子-MIG复合焊熔滴过渡行为进行研究。研究发现将等离子电流调制成脉冲波形,等离子弧对工件总体热输入下降,等离子峰值电流产生的等离子流力可以有效促进熔滴过渡。在此基础上深入分析了等离子脉冲峰值电流、脉冲宽度及熔滴在等离子弧过渡位置等参数对熔滴过渡的影响,获得了脉冲等离子-MIG复合焊一脉一滴过渡的工艺参数窗口。     

焊接机器人智能过程与控制

使用高速摄影机观察焊接过程，当焊接电弧到达坡口根部边缘时，焊接电流达到脉冲电流峰值，采用CCD摄像机作为视觉传感器观察焊接熔池，CCD摄像机在较低的电流时以1ms的速度获取熔池表面图像，保证拍摄时与焊枪摆动中心同步，利用计算机处理焊接熔池图像并生成数字信号，将信号送入数控系统，数控装置采集焊接熔池特征各数，由此调整送丝速度、焊接速度、焊枪高度，控制熔滴过渡，达到对焊接过程的智能控制。     

Experimental study on electrode displacement fluctuation characteristics during resistance spot welding

Abstract

Electrode displacement has been used to monitor resistance spot weld quality for long, but the fluctuation of the electrode displacement has not been well studied. This paper analysed the mechanism of the displacement fluctuation by collecting the welding current and electrode displacement during welding process and extracted the incremental pulse expansion of the electrode displacement, which was named as the displacement fluctuation peak. Through metallurgical experiments, the relationship of the displacement fluctuation peak with the weld nugget growth during resistance spot welding process was analysed. The whole process can be divided into four successive stages, and five characteristic points of the displacement fluctuation peak curve were selected to online predict the weld quality. The variation in the displacement fluctuation peak curve under different welding currents was studied, and the results showed that the displacement fluctuation characteristics can be used to effectively evaluate the weld quality.     

脉冲电压峰值对双丝脉冲MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响

建立了双丝M IG焊工艺试验研究平台,该试验平台主要由Tandem型双丝焊系统、信号采集系统、高速摄像(摄影)系统以及脉冲控制系统等部分组成.在此基础上研究了脉冲电压峰值对双丝脉冲M IG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响.结果表明,前丝脉冲峰值电压对熔滴过渡的影响比较显著.前丝脉冲峰值电压较低时,熔滴过渡形式为射滴过渡,前丝脉冲峰值电压较高时熔滴过渡形式为一脉一滴过渡形式,过大的前丝脉冲峰值电压的熔滴过渡形式为大滴过渡.前丝脉冲峰值电压越高,焊缝熔宽和熔深越大,过高的前丝脉冲峰值电压会导致焊缝表面质量恶化.     

脉冲频率对三丝间接电弧焊稳定性的影响

三丝间接电弧焊是一种新的焊接方法,焊接过程中工件不连接电源,主丝连接焊接电源正极,两边丝分别连接两焊接电源的负极,电弧建立在主丝与两边丝之间. 焊丝熔化后主丝与边丝导电距离的变化以及焊丝形成的多条熔滴过渡路径均对建立稳定的焊接过程提出了挑战. 文中通过调控脉冲频率,分析了脉冲频率对电弧特性、熔滴过渡路径以及焊接电压和焊接电流分布的影响. 结果表明,脉冲频率对三丝间接电弧焊的稳定性影响较大,当脉冲频率大于100 Hz时,才能建立稳定的间接电弧;随着脉冲频率的增加,熔滴过渡路径的数量减少,更有利于形成均一的焊道;随着脉冲频率的增加,焊接电压和焊接电流变异系数减小,焊接电流和焊接电压的波动程度减小,三丝间接电弧焊的稳定性提高.     

高速CMT焊送丝速度和焊接电流波形参数的优化

在5 m/min的平均送丝速度、1.8 m/min的焊接速度下开展高速CMT焊正交试验,研究焊接工艺参数对焊接过程及焊缝成形的影响,分析高速下焊接过程不稳定的原因. 结果表明,峰值送丝速度、峰值持续时间tp和峰值电流Ip的影响作用依次降低. 焊接工艺参数匹配不合适时(包括焊机的专家参数),高速焊时频繁发生周期性“粘丝”现象,焊缝成形不均匀、咬边严重. 峰值送丝速度过快、高速下的熔滴后拖和熔池前部金属薄层温度过低是“粘丝”产生的主要原因. 通过合理匹配上述三个参数消除了粘丝并获得良好的焊缝成形.