摘要：针对滚动轴承振动监测信号耦合多部件激励干扰问题,引入静电监测技术,对轴承磨损区域的荷电水平进行监测研究。设计并搭建滚动轴承静电监测实验平台,通过不同转速下的故障模拟实验,完成滚动轴承静电监测;对多组监测信号进行时频域分析,并与振动监测结果进行比较。实验结果表明,静电信号在各不同转速下均能监测到各对应故障位置的特征频率,且与理论特征值相匹配;实测同组静电信号与振动信号相比,静电信号所含干扰较小,故障特征信号更为明显。研究方法和结果证明静电监测技术可避免多激励源,对滚动轴承磨损区域监测具备优势。

摘要：磨损区域静电传感器是用来对机械系统磨损状态进行在线监测的常见传感器之一。为了实现对其监测性能的分析,依据磨损区域静电传感器的结构特点,通过构建三维仿真模型研究在改变传感器的探极直径和点电荷所处的空间位置时对传感器特性参数和监测性能所产生的影响,同时搭建了齿轮静电监测试验平台,使用多种尺寸规格的磨损区域静电传感器对不同故障下的齿轮进行静电监测,并对采集到的齿轮磨损静电信号进行分析。结果表明:随着探极直径的增大传感器的空间灵敏度也随之增大,即对应传感器监测性能越好。试验测试结果变化趋势与仿真结果变化趋势相一致,验证了所建模型的准确性。研究结果对后续磨损区域静电传感器的结构设计优化及工程应用具有重要的意义。

摘要：由于生产制造、运行环境和使用条件等个体性差异,航空发动机部件性能/寿命不确定,进一步导致机队送修率和小时维修费率等运维指标不确定。为了量化评估部件设计可靠性、运行环境、维修决策等不确定性因素对机队运维指标(送修率、送修原因、平均拆换时间间隔、小时维修费率等)的影响,提出了一种航空发动机全寿命周期维修概率建模方法。该方法基于不同环境下各潜在送修原因的寿命分布,结合维修决策规则和维修任务成本,通过离散事件仿真,对发动机进行全寿命周期维修事件概率建模。以典型民用大涵道比涡扇发动机为仿真对象,3种运行环境下发动机送修率均值分别是0.0291、0.0384和0.0598,单位飞行小时维修成本分别为每飞行小时82、91和119美元,综合部件设计可靠性与维修决策对运维指标的影响,结果证明所提出建模方法可行性和有效性。

摘要：传统振动监测需依附被检对象,从而引起振动干扰源激励的增多,使得变工况下齿轮振动信号的故障特征被干扰信号湮没。为了解决这一问题,以啮合齿轮组为研究对象,分析了静电监测信号的优势,推导了信号时频分析理论,提出了一种基于静电信号和短时傅里叶变换(STFT)的齿轮故障监测方法。首先,研究了静电监测技术机理,设计了带阻滤波器去除工频干扰,完成了信号预处理工作;然后,推导了短时傅里叶加窗变换的原理,并结合齿轮振动和静电实验数据,分析了其时频域信号特征;最后,搭建了齿轮故障监测平台,进行了齿轮啮合磨损区域静电监测实验,验证了从静电信号中提取出齿轮故障特征的普适性。实验结果表明:静电信号提取的齿轮特征频率为309.6 Hz,与齿轮实际啮合频率一致,静电信号的三维功率谱密度与齿轮转速、载荷呈现正相关关系;与齿轮的振动信号相比,静电信号包含的干扰频带少,且利用时频功率谱可凸显不同的故障信息。研究结果表明:采用静电信号能较好地获取变工况下齿轮的状态信息,克服了振动监测的不足,该齿轮故障监测方法具有一定的应用价值。

摘要：由于在翼发动机的运行环境和使用条件多变,发动机多运行在非设计状态,基于试车数据的稳态性能模型难以反映发动机运行的真实状况,鉴于此,提出了基于发动机在翼状态数据的性能模型修正方法,通过循环迭代计算的设计点性能匹配和特性图缩放和特性图参数寻优的非设计点性能匹配,借助GasTurb软件构建了某型CFM56-7B发动机在翼性能数字孪生模型,模型全工况多参数预测误差小于2.67%,验证了该方法的有效性和实用性。

摘要：针对航空发动机润滑油路磨粒在线监测的静电传感器缺少特性参数与验证方法的问题,根据静电感应基本原理和传感器结构,提出相应的特性参数指标,利用环状探极感应模型进行仿真,并设计和搭建了静电传感器试验系统平台,通过试验对润滑油路静电传感器动态特性进行分析与验证。结果表明:所提特性参数指标可有效反映静电传感器的动态特性;长径比是环状润滑油路静电传感器的重要结构参数,传感器效率随长径比的增大而增大;传感器有效视场也随探极尺寸的增大而增大;所建平台可适用于实物静电传感器动态特性的分析与试验,且具有良好的可重复性。仿真和试验结果对润滑油路静电传感器的设计与应用具有重要的指导意义。

摘要：针对利用快速存取记录器(QAR)数据进行民机系统故障诊断问题,以民机引气系统为对象,提出了一种适合多飞行循环数据特点的多元线性回归模型的故障检测方法.首先建立了多飞行循环数据的引气系统性能多元线性回归模型,设计了飞行循环和飞行循环内故障检测方法;然后采用最大后验估计方法进行模型参数估计;最后设计了适合多飞行循环数据的模型参数最大后验估计算法.借助仿真数据和航空公司收集的实际飞行数据对方法进行了验证,结果表明了该方法有效且具有一定工程应用价值.

摘要：针对齿轮传动时会发生各种故障,无法及时发出预警的问题,利用图形化编程虚拟仪器LabVIEW开发设计了齿轮传动健康状态静电在线监测系统。系统通过对采集到的齿轮静电数据的时域、奇异值分解(SVD)、变分模态分解(VMD)、联合算法等频域分析,能够准确判断齿轮的故障类型,实现对齿轮的实时在线监测。相比于振动、温度等传统故障诊断,该系统更有利于发现齿轮的早期微弱故障。

摘要：根据磨损区域静电感应原理设计了轨道车辆齿轮和轴承磨损区域静电传感器,基于某型160km·h-1城际列车齿轮箱,提取时域静电信号的均方根作为静电信号特征参数,在车辆齿轮箱噪音试验阶段研究了不同转速和转矩对静电水平的影响,在齿轮箱跑合试验阶段和负荷疲劳试验阶段分析了静电信号变化趋势。研究结果表明:同一转速和转矩下齿轮和轴承磨损区域静电水平均保持稳定,且前者始终略高于后者;转速和转矩的增加会引起磨损区域静电水平的上升,转速对静电监测的影响大于转矩,转速和转矩方向的改变对静电信号影响不大;在跑合试验阶段,齿轮和轴承磨损区域静电水平均明显下降,直至最后稳定,在负荷疲劳试验阶段,磨损区域静电水平基本保持稳定,虽有缓慢上升,但不明显。可见,齿轮箱静电监测信号变化趋势与理论分析结果一致,与实际测试结果相符,证明静电监测方法作为一种新技术可用于轨道交通车辆齿轮箱磨损状态在线监测,为进一步运用静电监测方法进行车辆齿轮箱故障诊断和寿命预测提供了基础。

摘要：风电齿轮箱的结构复杂且运行环境恶劣,是风电机组中故障率最高的部件,其性能直接影响风电机组的稳定性和安全性,严重时可能会造成财产损失甚至人员伤亡。为此,基于静电监测原理,采用多个静电传感器对风电齿轮箱摩擦磨损产生的二次效应同时进行监测;基于提取到的时域特征参数和复杂度度量参数,运用移动窗局部离群因子(moving window local outlier factor,MWLOF)算法分别对负荷试验和破坏试验中风电齿轮箱磨损状态的静电监测信号的变化趋势进行分析。结果表明:在负荷试验中,静电监测方法可在部分故障发生前提前监测到风电齿轮箱早期的性能退化;在破坏试验中,静电监测方法比振动监测方法提前200~1000个样本点监测到风电齿轮箱的故障。研究表明,静电监测方法作为一种新型的状态监测技术,能够有效提高对风电齿轮箱磨损状态的监测能力,可对其早期故障的产生作出较准确的预警,这可为大型设备关键部件的状态监测提供参考。