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机械装备连接松动故障特征提取方法的研究

机械装备连接松动故障特征提取方法的研究

作者：沈金理东华大学

学位级别：硕士

连接结构广泛存在于机械设备之中,连接是否可靠直接关系到整个装备能否安全运转。机械装备大多长期工作在复杂的振动环境之中,尽管用了种种防松措施,连接松动还是难以彻底避免。因此,研究振动环境中连接松动故障的诊断有重要的意义。本... 详细信息

连接结构广泛存在于机械设备之中,连接是否可靠直接关系到整个装备能否安全运转。机械装备大多长期工作在复杂的振动环境之中,尽管用了种种防松措施,连接松动还是难以彻底避免。因此,研究振动环境中连接松动故障的诊断有重要的意义。本文以螺纹连接构成的机械系统为研究对象,进行了仿真和实验相结合的研究,针对该系统的预紧、临界、松动3种状态,采用简化的方法建立了具有松动的螺纹连接结构的简化动力学模型,然后通过数值方法得到了该系统在振动环境中的响应;通过自主搭建螺纹连接结构实验平台和测试系统,并采集得到相应的振动信号,并把基于小波分析的松动故障特征提取方法应用到实验信号的分析上。本文采用基于信号特征提取的方法,通过MATLAB软件编制相应的程序以及自带的小波GUI工具箱对信号进行处理。本文主要完成了以下几个方面的工作：1、分析了连接松动的发展过程,并将连接状态分为接触、临界、松动等三种,根据连接松动故障的发展机理,建立了螺纹连接结构简化动力学模型。2、阐述了松动故障特征提取的原理,分析了含有松动故障信号的特点,结合小波分析的优点,提出了三种基于小波分析的松动故障特征的提取方法。3、对简化的动力学模型进行数值求解,找出了区分连接状态的方法,即：用小波能量谱和计算无量纲峭度指标的方法来区分连接模型的不同状态。4、自主搭建实验平台并进行了实验,将小波分析方法应用到实验信号的分析中发现基于一维离散小波的时域分析方法、基于小波密度谱估计的分析方法、小波能量法以及基于小波回归估计的分析方法在松动故障特征提取上均有不同程度的有效性。

关键词：连接松动特征提取小波分析小波包能量峭度指标

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隔膜泵曲轴连杆连接松动动力学建模与分析

工矿自动化 2009年第12期35卷 73-76页

作者：史丽晨段志善西安建筑科技大学机电学院陕西西安710055

将隔膜泵曲轴连杆连接处连接松动按照磨损故障来考虑,采用碰撞-分离两状态接触力模型建立了相应的隔膜泵十字头滑块的动力学模型,在此基础上采用Runge-Kutta法进行了数值仿真,给出了不同参数下,即不同曲柄转速、不同磨损量、不同液体压... 详细信息

将隔膜泵曲轴连杆连接处连接松动按照磨损故障来考虑,采用碰撞-分离两状态接触力模型建立了相应的隔膜泵十字头滑块的动力学模型,在此基础上采用Runge-Kutta法进行了数值仿真,给出了不同参数下,即不同曲柄转速、不同磨损量、不同液体压力下的十字头滑块的位移-速度动态响应,并得出以下结论:隔膜泵曲轴连杆连接松动的动态响应受到曲柄转速的影响较大,与磨损量和活塞表面的液体压力也有一定的关系。

关键词：隔膜泵曲轴连杆连接松动动力学模型十字头滑块转速磨损量压力故障诊断

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螺栓连接松动的原因与预防

汽车驾驶员 1998年第4期14卷 28-29页

作者：尹善忠

基于时频分析的高温振动环境螺栓连接件松动判别

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振动与冲击 2019年第17期38卷 205-210页

作者：曹芝腑谭志勇姜东何顶顶费庆国东南大学空天机械动力学研究所南京211189 东南大学工程力学系南京210096 北京临近空间飞行器系统工程研究所北京100076 南京林业大学机械电子工程学院南京210037

针对某型复合材料螺栓连接件,研究其在高温环境下的振动特性,为表征其松动特性提供理论和试验依据。利用振动控制系统,温度控制系统和非接触式激光测量系统实现了1 000℃高温环境下的复合材料螺栓连接件振动试验。并利用短时傅里叶方法... 详细信息

针对某型复合材料螺栓连接件,研究其在高温环境下的振动特性,为表征其松动特性提供理论和试验依据。利用振动控制系统,温度控制系统和非接触式激光测量系统实现了1 000℃高温环境下的复合材料螺栓连接件振动试验。并利用短时傅里叶方法提取高温环境下的振动响应特征量,结合复合材料连接件的振动基频,二倍频幅值和二倍频与基频幅值的比值对连接结构的松动状态进行综合评判。试验结果表明,在连接件宏观松动现象非明显情况下,所提评判方法能够综合评估复合材料螺栓连接件在高温振动环境下的松动特性。

关键词：复合材料高温振动连接松动时频分析

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振动环境中螺纹连接结构松动故障的特征提取

东华大学学报（自然科学版） 2013年第6期39卷 797-801页

作者：沈金理马晓建魏静怡东华大学机械工程学院上海201620

以螺纹连接构成的机械系统为研究对象进行了仿真研究,针对该系统的预紧-临界-松动3种状态,采用简化的方法建立了具有松动的螺纹连接结构的简化动力学模型,然后通过数值方法得到了系统在振动环境中的响应.在研究了该系统在不同激励情况... 详细信息

以螺纹连接构成的机械系统为研究对象进行了仿真研究,针对该系统的预紧-临界-松动3种状态,采用简化的方法建立了具有松动的螺纹连接结构的简化动力学模型,然后通过数值方法得到了系统在振动环境中的响应.在研究了该系统在不同激励情况下的响应后,发现可以用小波包能量法和计算无量纲峭度指标的方法来区分系统的不同状态.研究结果可应用于机械装备连接松动故障的监测与诊断.

关键词：连接松动松动特征小波包能量峭度指标

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一起主变压器高压直阻数据异常诊断与处理

农村电气化 2024年第1期 83-84,88页

作者：黄渤瑜国网北京市电力公司检修分公司北京丰台100069

有载分接开关是变压器的重要组部件之一,被广泛应用在电网系统内。据统计,运行中变压器由分接开关引起的故障占相当大的比例。有载分接开关引线连接部件多,连接松动是缺陷的主要原因。要提高安装及检修质量水平,须制订出厂验收标准和检... 详细信息

有载分接开关是变压器的重要组部件之一,被广泛应用在电网系统内。据统计,运行中变压器由分接开关引起的故障占相当大的比例。有载分接开关引线连接部件多,连接松动是缺陷的主要原因。要提高安装及检修质量水平,须制订出厂验收标准和检修工艺要求,确保变压器安全运行。

关键词：有载分接开关连接松动验收标准

一种基于压阻传感效应的螺栓松动监测装置及其识别方法研究

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一种基于压阻传感效应的螺栓松动监测装置及其识别方法研究

作者：刘学智兰州理工大学

学位级别：硕士

法兰螺栓对于水平轴锥筒式风电结构整体性起到关键的连接作用,其连接可靠性是保障风电结构长期服役性能的关键。螺栓连接松动损伤问题目前已经成为导致风电结构性故障和风电运维安全事故以及成本上升的重要原因之一,现有的人工定检运维... 详细信息

法兰螺栓对于水平轴锥筒式风电结构整体性起到关键的连接作用,其连接可靠性是保障风电结构长期服役性能的关键。螺栓连接松动损伤问题目前已经成为导致风电结构性故障和风电运维安全事故以及成本上升的重要原因之一,现有的人工定检运维方法不仅费时费力,而且具有较大安全风险性。因此,目前亟需提出一种高效的的法兰螺栓松动识别与在线监测方法。随着先进传感技术的不断发展,结构健康监测的发展日益趋于精准化,智能材料的不断涌现为结构损伤识别提供了崭新的解决途径,基于先进传感技术研制灵敏度高的监测装置或检测仪器是解决螺栓松动识别与监测问题的重要切入点和研究方向。本文基于压阻传感效应展开螺栓连接松动的识别与监测研究,主要研究内容可概括为如下三个方面:（1）将压阻传感机理与螺栓临界松动特征相结合,提出一种基于压阻效应的监测装置即压阻松动监测装置。按照传感器研制的基本思路加工和制作了压阻松动监测装置的各组成部分,优化了各组成部分的基本参数和功能;对压阻松动监测装置的螺栓松动识别效果进行了试验验证,并对试验数据进行分析,得到电导-松动扭矩之间的基本关系,并以电导参数变化来识别松动扭矩衰减;对压阻松动监测装置用于法兰螺栓连接松动的识别结果的离散性进行了试验研究,从而保证装置识别结果的稳定性。（2）为提高法兰螺栓群松动松动检测的效率,提出了基于压阻松动监测装置多点触发机制的快速检测方法。基于并联压阻松动监测装置的方式实现多点触发机制,并通过总电导值变化判断是否有螺栓松动,进而实现螺栓非阈值松动的快速检测,再利用二分/三分检测区域的方法缩小检测范围,实现松动螺栓的快速定位;通过设计一种包含继电器的串联电阻电路,利用电路控制板实现继电器阈值通断控制,并建立了不同组合下的分组、螺栓编号以及不同分组的阻值之间的关系,即可快速确定阈值松动螺栓的编号、数量,并提出通过分组串联的方式解决由于螺栓数量较多的情况下螺栓分组组合较多对该方法的实际应用的限制问题。（3）提出了一种基于Elman神经网络的法兰螺栓松动的时序预测方法,并通过训练后的网络模型对螺栓松动趋势进行时序预测分析;基于物联网技术和区域分布传感理念,搭建了风电法兰螺栓松动监测系统,该系统由传感器子系统等五个子系统组成;通过RFID技术实现了法兰螺栓松动非接触式标记方法,辅助检测人员实现法兰螺栓的松动检修的智慧化检修,为提升风电运维水平提供参考。

关键词：风电结构法兰螺栓连接松动压阻效应松动监测

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发电机突发性振动的诊断和处理

大电机技术 2010年第6期 14-16页

作者：张卫军张学延葛祥陈国煦西安热工研究院有限公司西安710032 福建太平洋电力有限公司福建莆田351153

湄洲湾火电厂1号发电机振动在大修后频繁出现突发性阶跃式增大,并导致多次跳闸,诊断其原因为发-励对轮连接松动,通过技巧性动平衡使机组顺利运行八个多月,待对轮连接螺栓和定位销到货更换后,问题获得彻底解决。

关键词：发动机振动连接松动

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扩口式管路接头密封性能研究

扩口式管路接头密封性能研究

作者：郭雪杰大连理工大学

学位级别：硕士

管路接头作为广泛应用在航空航天、机械制造和能源等行业的重要连接结构之一,其主要作用是能够使设备中的零组件可靠地协同工作,其中扩口式管接头由于结构紧凑、装卸方便等优点而被广泛地应用在工程中。扩口式管接头通常工作在高温、高... 详细信息

管路接头作为广泛应用在航空航天、机械制造和能源等行业的重要连接结构之一,其主要作用是能够使设备中的零组件可靠地协同工作,其中扩口式管接头由于结构紧凑、装卸方便等优点而被广泛地应用在工程中。扩口式管接头通常工作在高温、高压和振动等复杂环境中,其密封性能会出现缓慢下降的现象,即密封衰退,并且其在极端环境下的长时间服役时易发生介质泄露,管接头一旦发生密封失效,轻则浪费资源和污染环境,重则降低设备工作效率甚至引发致命灾难,因此开展扩口式管接头的密封性能研究工作具有重要的工程应用价值。本文主要从理论分析和数值仿真的角度系统地研究了扩口式管接头结构参数和环境载荷对其密封性能的影响;最后尝试在结构形式上去探索新型的密封结构,并结合多个密封性能评价指标来验证其改进方法的有效性。本文已开展工作主要包括以下几个方面:1)系统地梳理了扩口式管接头密封性能的相关理论和研究现状,并指出了有待解决的问题。在参考扩口式管接头建模规范的基础上,分析了其几何形状特点,并模拟了管接头初始密封的形成过程,以上工作为后续研究提供了预备知识和理论基础。2)研究了扩口式管接头结构参数对其密封性能的影响。首先对扩口式管接头进行参数化建模,确定了初始预紧力的合理取值范围,并采用自动化分析方法探究了部分结构参数对其密封性能的影响规律;然后基于Isight优化平台开展了扩口式管接头结构参数的试验设计和确定性优化工作;最后考虑了管接头建模不确定性的影响,构架了一个基于Kriging代理模型的可靠度优化设计框架,并采用Monta Carlo法验证了可靠度优化结果的正确性,该研究方法为管接头的优化设计提供了参考。3)研究了环境载荷对扩口式管接头密封性能的影响。首先考虑了扩口式管接头模型材料的热物理属性,得到了环境温度和介质压力对其密封性能的影响规律;然后在此基础上,开展了流体脉动压力的幅值和频率对其密封性能的影响工作;最后针对扩口式管接头在服役过程中的连接松动问题,考虑了模型材料的蠕变特性,得到了其在循环温度荷载下的密封性能衰退规律,并建立了扩口式管接头的精细化有限元模型,得到了其在振动环境下的密封性能衰退规律,该研究方法为在复杂环境载荷下的管接头密封性能衰退规律研究提供了参考。4)探索了管路接头的新型密封形式。针对管路接头的初始密封性能、结构补偿性能、抗疲劳能力和抗松动能力改进要点,尝试从结构形式上对扩口式管接头进行改进,并验证了该改进方法的有效性。

关键词：接触密封环境载荷结构优化连接松动新型密封形式