摘要：提出航空发动机叶尖径向间隙静电监测方法,分别对叶尖荷电在点电荷与电荷分布条件下的静电感应过程建立数学模型,得到感应电荷量与叶尖径向间隙值、叶尖周向位置及叶尖电荷分布的关系。设计并搭建叶尖径向间隙静电监测模拟实验台,提取时域特征参数并分析叶尖径向间隙值及叶尖局部曲率对静电水平的影响。数学模型计算结果表明:(1)感应电荷量与叶尖径向间隙及叶尖相对传感器的径向位置绝对值呈负相关;(2)感应电荷量与叶尖所带电荷量呈正相关,且与电荷密度分布有关;(3)感应电荷量与叶尖尺寸及传感器尺寸有关。实验结果表明静电信号方均根值和整流平均值与叶间径向间隙值呈负相关,与叶尖局部曲率呈正相关,其结果与理论模型相符。

摘要：针对滚动轴承在常规监测方法下耦合多激励源问题,引入静电监测技术,提出了基于短时傅里叶变换及其倒频谱的故障特征提取方法。设计搭建了滚动轴承静电监测试验平台,采集正常和故障情况下滚动轴承的静电、振动信号。从静电信号的时域、频域和时频域角度对比研究,证明了使用时频分析联合倒频谱的方法能准确提取出与实际轴承故障位置相匹配的特征值;对比同步振动信号的故障特征,展现了静电信号低频特征突出、高频衰减快的特点。试验结果表明:滚动轴承发生早期磨损故障后会伴随强烈的静电现象产生。对静电信号进行短时傅里叶变换及倒频谱分析,能有效去除高频激励源,凸显出低频段内轴承故障特征。相比于振动检测,静电检测采集的信号源能较为直接地反映轴承故障信息,为设备故障诊断提供了一种思路。

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：为深入了解静电监测方法对黄铜的监测能力,采用自制的全流量在线磨粒静电传感器开展黄铜的静电监测方法研究。研究了润滑条件下轴承钢-黄铜滑动摩擦荷电磨粒的产生机理并设计了磨粒静电监测系统,开展了三种尺寸的轴承钢球和黄铜球的单颗粒注入实验、双颗粒注入实验以及相同载荷、不同滑动速度的轴承钢-黄铜滑动摩擦磨损实验,对摩擦因数、静电感应信号、静电信号均方根值进行相关性分析。研究结果表明:全流量在线磨粒静电传感器具有较好的检测一致性;静电监测方法对黄铜的监测能力强于对轴承钢的监测能力;摩擦因数与静电监测信号具有相关性,在磨损阶段,静电感应信号出现脉冲尖峰与持续上升。

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：在"工业4.0"时代,为了提高生产水平与效率,制造业的智能监测与防护系统是必不可少的。其中,在粉体危险品物料的包装生产中,静电的监测与防护尤为重要。通过研究包装袋外部静电探测数值与包装内部实际静电电压的关系,提出了一套可以模拟粉体包装袋内外侧带电情况的假设模型,设计了一套非接触式隔物静电检测装置,并基于LabVIEW软件设计出了整套包装过程静电电压监测系统。经验证,该系统测试性能稳定,有望用于危险品粉体包装过程中的安全监测。

摘要：航空发动机气路中任一部件的故障都会严重影响发动机的性能,甚至造成严重后果。本文研究了基于静电监测机理的发动机气路碎屑监测技术,设计了一套航空发动机气路故障静电监测系统,并在发动机模拟试验台上进行了两种典型故障模拟试验。研究表明,该系统通过监测发动机排气颗粒的静电电荷水平和变化规律,可判断发动机气路部件的故障情况,为发动机故障诊断和健康管理提供关键技术手段。

摘要：采用自制静电传感器进行润滑条件下轴承钢点接触滑动摩擦胶合故障在线监测试验研究.首先分析了磨损过程静电产生机理和静电感应原理,在此基础上设计研制了磨损区域静电传感器并进行轴承钢胶合故障试验,研究了磨损区域静电信号去噪方法,分析了载荷和转速对摩擦系数和静电信号的影响.研究结果表明:奇异值差分谱理论适用于静电信号去噪,取得了较好的效果;静电信号与摩擦系数同时监测到胶合的发生,具有一致性,并且静电在线监测技术能够在胶合故障发生前监测到异常,为视情维修提供支持;静电信号反映了4个阶段(磨合磨损,稳定磨损,早期胶合以及胶合阶段);在稳定磨损阶段,摩擦系数随载荷的增大而降低,随转速的升高而降低,静电信号均方根值随载荷的变化很小,随转速的升高而增大.

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。

摘要：滚动轴承作为轨道车辆传动部件的重要组成部分,其性能退化或失效会直接影响轨道车辆的正常行驶。由于轨道车辆长期处于变速度工况下,为将其故障控制在较小范围内,引入一种能够实时在线监测轴承早期故障程度的静电监测技术。以滚动轴承为对象,搭建基于静电监测原理的实验平台,研究同一探极尺寸的传感器,对不同故障程度轴承的监测效果;研究传感器探极尺寸不同时,对相同故障程度轴承的监测效果;研究传感器探极尺寸不同时,各个静电传感器监测的有效视场。结果表明,静电传感器监测滚动轴承状况,能够判断出滚动轴承发生故障以及故障程度的可行性。