径向振动匹配层换能器的设计参数及模态优化

设计基于匹配层外壳的径向振动换能器,分析匹配层材料、换能器直径、压电振子厚度对换能器模态振型的影响,并结合设计频率下最佳模态振型优化换能器设计参数。结果表明:树脂基匹配层显著提高换能器在空气介质中的发射效率。随着换能器直径减小、压电振子厚度增加,径向振动换能器激振效率提高。优化的换能器直径为100 mm,压电振子厚度为10 mm,在第三阶谐振频率为34 729 Hz时,可实现高效率、高质量振动辅助研磨加工。      

钢板缺陷的磁致伸缩SH0模态导波扫查传感器

研制了一种具有优化检测线圈和高激发效率的传感器。通过在矩形截面检测线圈内布置导磁性屏蔽层,减小矩形线圈上、下导线形成的动态磁场的相消程度,在降低线圈高度的同时保持线圈的导波检测能力;采用U型永磁磁路对铁钴合金带材进行恒定磁化,提升传感器的导波激发效率,采用有限元仿真优化了永磁磁路的磁极间距和高度;利用研制的扫查传感器在含缺陷钢板中进行了测试。结果表明:相比剩磁状态,永磁磁路磁化时传感器对回波信号的检测能力明显提升,扫查过程中检测信号波形峰峰值的变异系数小于91.%,具有良好的稳定性。     

微小型五轴数控机床的研制

为了满足微小复杂结构件的加工需要和机床误差补偿技术的研究,研制了一台微小型五轴数控机床实验平台,本体尺寸为580 mm×450 mm×570 mm。机床实验平台为卧式双转台结构,布局紧凑,空间利用率高,各轴采用了直线电机、直驱马达、丝杠滑台驱动方式。分析了机床的主要薄弱环节,并进行了受力分析和优化设计,仿真结果表明机床变形量由原来的69.323μm减小为2.686μm,得到了显著的改善。对机床进行了模态仿真,分析机床前四阶振型变形规律,为机床弱刚度变形误差补偿提供了参考依据。对加工刀路进行了规划和模拟,完成了铝合金棒料的加工实验。实验结果表明机床具有较好的加工能力,并验证了加工刀路规划的正确性。     

S形焊接金属波纹管振动特性分析

针对S形焊接金属波纹管密封的振动问题,选用面体代替波片实体单元进行数值建模和模态分析;研究了单元尺寸对波纹管振动频率的影响,提出了波片选用面体单元时的单元尺寸应小于0.5 mm,并验证了其有效性。利用电动振动试验平台进行振动试验测试,得到了波纹管的振动特性曲线。通过对比分析仿真结果和试验测试结果,确定了波纹管的前6阶振动固有频率和振型,揭示了波纹管的振动机制和影响因素,阐明了波纹管的数值建模方法和试验测试技术。研究结果对焊接金属波纹管密封的设计、制造和应用提供了参考。     

基于电机电流信号的齿轮泵故障识别方法

针对机械类信号在齿轮泵故障识别与诊断中存在的信号获取成本高、信噪比低、故障特征不易获取等问题,提出一种基于电机电流信号的液压齿轮泵故障识别方法。分析通过驱动电机电流信号对齿轮泵故障进行识别的可行性,对所采用的VMD方法的参数进行了优化,结合齿轮泵运行工况对IMF分量的相关性进行分析,并重构了电流信号,依据其排列熵和均方根值所构造的特征样本并融合KFCM聚类算法,对齿轮泵进行故障识别与诊断。并通过机电液试验台对不同故障类型的齿轮泵进行试验,试验结果表明:所提电机电流信号分析与特征提取方法可准确而有效识别齿轮泵故障。     

滑动轴承运行模态参数理论分析及试验验证

滑动轴承的模态参数是其状态监测的重要指标,而轴承表面的磨损、润滑条件以及工作条件对轴承的模态参数有很大影响。为有效监测滑动轴承运行模态参数从而实现其早期故障检测,建立滑动轴承动力学模型并用复模态分析方法提取出系统的模态参数,研究滑动轴承的润滑油与轴承表面的作用诱导高频振动的机制,分析转速、载荷和润滑剂黏度对模态参数的影响,并进行实验验证。结果表明:轴承的润滑对于系统的高频振动有很大的影响;油膜刚度较高时,受润滑影响的模态阶数较少,并且转速的提高会导致固有频率先升高后降低;高频带范围内随着载荷增大振幅增大,低频带内润滑剂黏度增加模态频率降低。     

机械密封焊接金属波纹管随机振动响应及优化分析*

针对焊接式金属波纹管在工作中出现的随机振动问题,运用虚拟激励法理论,采用MATLAB编程得到波纹管在随机激励下轴向和径向时域下的信号;将时域信号利用快速傅里叶变换得到频域信号,并导入Workbench软件中进行随机振动分析;同时对波纹管的危险结构尺寸(波片厚度、焊箍半径和最小弯曲半径)进行响应面优化分析。结果表明:波纹管在受外界随机激励下的频率介于固有频率一阶和三阶之间;波纹管轴向最大响应变形发生在镶嵌静环的一端即自由端,径向最大响应变形发生在靠近波纹管的固定端的波片弧度较大处,随机激励时等效应力集中在靠近焊箍侧,这些位置在工作过程中最容易损坏,与实际工作中的破坏位置相吻合。通过响应面优化分析和自适应多目标优化,得到一组优化关键材料参数,使得波纹管的振动性能得到较大改善,降低了波纹管的损坏率,为焊接金属波纹管的结构参数设计提供理论参考。     

基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的变转速工况轴向柱塞泵故障诊断

针对变转速工况轴向柱塞泵故障诊断时故障特征提取困难的问题,提出了基于多项式Chirplet变换和变分模态分解的诊断方法。首先使用多项式Chirplet变换估计瞬时频率;然后基于估计的瞬时频率重采样,将时域非平稳信号转化为角域平稳信号;最后对角域信号进行变分模态分解。根据峭度对所得的本征模态函数分量进行重构并作包络阶次谱分析,判断轴向柱塞泵中轴承的故障类型。实验结果表明,该方法有效提取了变转速工况轴向柱塞泵轴承的故障特征。     

EEMD与HMM在齿轮故障诊断方法中的研究

为了解决EMD方法存在的模态混叠的问题,更加精确有效的利用振动信号进行齿轮的故障识别和诊断,提出一种将总体平均经验模态分解(EEMD)和隐马尔科夫模型(HMM)结合的齿轮故障诊断方法。首先对采集到的原始齿轮振动信号进行EEMD处理,获得包含主要故障信息的各阶固有模态函数(IMF)分量,以能量为元素,提取并构造特征向量,对特征向量进行HMM模型训练和诊断测试,来识别齿轮的工作状态和故障类型,实验结果表明,该方法可以有效提高齿轮的故障诊断准确率和精度。