變載行星輪系耦合故障機理及早期故障診斷方法研究

《變載行星輪系耦合故障機理及早期故障診斷方法研究》是依託北京工業大學，由胥永剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：變載行星輪系耦合故障機理及早期故障診斷方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：胥永剛
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

行星輪系是諸多大型設備的關鍵零部件之一,且常工作於重載、衝擊和變載荷等複雜工況下，其核心部件極易產生剝落、裂紋甚至斷裂等損傷性故障,若發生突發故障將造成極大的經濟損失。課題將重點研究行星輪系在變載荷工況下關鍵零部件存在損傷性故障時系統的振動回響形式及複合故障耦合關係，綜合考慮系統外部激勵、內部激勵及多故障模式激勵等因素，建立行星輪系剛柔耦合動力學模型並進行求解，探索行星輪系在耦合故障模式下的固有特性變化規律和振動回響演變機理。研究基於信號自適應分解和雙樹復小波/共振稀疏分解的行星輪系耦合故障信息分離和淨化方法，研究基於差分振子的行星輪系早期故障的強噪聲振動信號的微弱特徵提取及波形反演方法，提取行星輪系典型故障的多維特徵。提供具有普遍意義的變載行星輪系的耦合故障機理和早期故障診斷的理論與技術，滿足國民經濟發展的迫切需求。

結題摘要

行星輪系是諸多大型設備的關鍵零部件之一,且常工作於重載、衝擊和變載荷等複雜工況下，其核心部件極易產生剝落、裂紋甚至斷裂等損傷性故障,若發生突發故障將造成極大的經濟損失。課題重點研究了行星輪系在變載荷工況下關鍵零部件存在損傷性故障時系統的振動回響形式及複合故障耦合關係，綜合考慮系統外部激勵、內部激勵及多故障模式激勵等因素，建立行星輪系剛柔耦合動力學模型並進行求解，探索行星輪系在耦合故障模式下的固有特性變化規律和振動回響演變機理。 課題對變載行星輪系振動信號的非平穩特徵提取理論與套用進行了研究。相繼提出了一種基於局部特徵尺度分解和Teager能量運算元包絡解調的滾動軸承故障診斷方法；提出了一種融合VMD與奇異值差分譜的滾動軸承故障特徵提取方法；提出了基於變分模態分解的形態學濾波方法；提出了雙樹復小波變換與非線性時間序列方法相結合的強背景噪聲下的軸承故障特徵提取方法；提出了基於形態分量分析（MCA）的雙樹復小波降噪方法；提出了基於雙樹復小波變換的小波相關濾波法；提出了基於雙樹復小波變換與樣本熵的滾動軸承故障診斷方法；提出了基於共振稀疏分解和快速譜峭度圖的故障診斷方法；提出了基於齒輪振動回響機理和共振稀疏分解的故障診斷方法；提出將MCA與MED結合的故障診斷方法；提出了基於奇異值分解和雙樹復小波包的故障診斷方法；提出了基於形態分量分析（MCA）的雙樹復小波降噪方法；提出了套用時域分析與自適應模糊C均值聚類分析相結合的診斷方法；提出了一種基於經驗模式分解和快速譜峭度的軸承故障嚴重程度評估方法；建立了基於信源估計和頻域反卷積的故障診斷方法；將窄帶干擾抵消方法引入機電設備故障診斷中，預測出振動信號中的窄帶成分，並將其從原始振動信號中剝離，取得窄帶干擾抵消的效果；將多維尺度分析MDS算法與BP神經網路算法相結合，對滾動軸承進行故障診斷。 經過上述研究，提供了具有普遍意義的變載行星輪系的耦合故障機理和早期故障診斷的理論與技術。