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利用打印条码的转子轴向位移径向监测方法

西安交通大学学报 2019年第4期53卷 1-8页

作者：朱永生陈凯达闫柯曹鹏辉袁倩倩洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

针对转子轴向空间受限等特殊工况下常规的轴向位移测量方法难以适用的情况,提出了一种基于时间延迟原理的转子轴向位移径向测量方法,通过在径向监测转子表面打印条码位置,实现转子轴向位移的测量。首先提出了轴向位移时间延迟测量原理,... 详细信息

针对转子轴向空间受限等特殊工况下常规的轴向位移测量方法难以适用的情况,提出了一种基于时间延迟原理的转子轴向位移径向测量方法,通过在径向监测转子表面打印条码位置,实现转子轴向位移的测量。首先提出了轴向位移时间延迟测量原理,确定了基于打印条码和光学传感器的监测方案,通过仿真分析了条码参数等对测量误差的影响规律,最后搭建实验台对所提出的位移测量方法进行实验验证。结果表明:在转子1 000 r/min的实验条件下,轴向位移测量误差小于5μm,初步验证了方法的可行性;此外,条码倾角越大测量误差越大,条码宽度的变化对误差影响较小。该方法解决了常规轴向位移测量中存在的轴向空间受限、通用性差等难题,为转子系统的轴向位移监测提供了一种新思路。

关键词：测试技术轴向位移径向测量转子系统

采用多变量耦合网络与变分图自编码器的机械设备异常检测方法

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西安交通大学学报 2021年第4期55卷 20-28页

作者：张聪朱永生杨敏燕任智军闫柯洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为了全面准确地检测出潜在的设备异常,针对汽轮机、风电转子等高关联耦合分布式系统多测点多源传感器产生的多维多态监测数据,提出了一种基于多变量耦合网络与变分图自编码器的异常检测方法。首先采用去趋势互相关分析(DCCA),定量分析... 详细信息

为了全面准确地检测出潜在的设备异常,针对汽轮机、风电转子等高关联耦合分布式系统多测点多源传感器产生的多维多态监测数据,提出了一种基于多变量耦合网络与变分图自编码器的异常检测方法。首先采用去趋势互相关分析(DCCA),定量分析多维变量间的耦合关系,构建复杂系统多变量耦合关系网络。在此基础上,建立基于无监督学习的变分图自编码模型,对系统多变量耦合关系网络进行特征提取,使用正常数据训练该模型,图卷积网络作为编码器学习输入数据的分布,采样获得其潜在表示,以实现耦合网络的重构,采用重建概率作为系统多维多态监测数据异常检测评价指标。最后以某火电厂汽轮机组转子系统监测数据为例开展异常检测分析,结果表明:考虑多维多态监测数据间的耦合关系,提高了系统异常检测的准确性和可靠性;引入基于变分图自编码器的无监督学习方法,降低了经验依赖性并克服了异常样本少的问题。

关键词：多变量耦合网络变分图自编码异常检测无监督学习

一种融合多传感器数据的数模联动机械剩余寿命预测方法

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机械工程学报 2021年第20期57卷 29-37,46页

作者：李乃鹏蔡潇雷亚国徐鹏程王文廷王彪西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

随着传感和信息技术的发展,各式各样的传感器获取了机械装备海量的监测数据,让剩余寿命预测有"据"可依,推动机械剩余寿命预测进入了大数据时代。但由于数据类型多样、量大面广,如何利用丰富的多传感器数据,从中快速挖掘健康状态退化信息... 详细信息

随着传感和信息技术的发展,各式各样的传感器获取了机械装备海量的监测数据,让剩余寿命预测有"据"可依,推动机械剩余寿命预测进入了大数据时代。但由于数据类型多样、量大面广,如何利用丰富的多传感器数据,从中快速挖掘健康状态退化信息,指导寿命预测,成为大数据时代下机械寿命预测的全新挑战。基于模型的寿命预测方法大多仅针对单一监测数据进行建模分析,无法有效利用丰富的大数据资源。数据驱动的方法则过分依赖训练数据,缺乏必要的经验指引,方法的可解释性差。为了有效利用多传感器数据指导寿命预测,从数模联动的思路出发,建立了一种融合多传感器数据的数模联动寿命预测方法。采用一种通用的Wiener过程模型对健康状态退化过程进行描述,分别建立多源观测函数和多源映射函数对状态与数据之间的因果关系和关联关系进行描述,采用粒子滤波算法将多传感器数据与模型进行动态匹配,预测剩余寿命。在提出方法的统一框架指导下,选取三种特定模型对铣刀剩余寿命进行预测,验证了提出方法的有效性。

关键词：机械装备剩余寿命预测大数据数模联动多传感器融合

利用表面肌电信号的下肢动态关节力矩预测模型

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西安交通大学学报 2015年第12期49卷 26-33页

作者：陈江城张小栋李睿石强勇王贺西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为实现表面肌电信号的下肢关节力矩动态解码,建立了从表面肌电信号到关节力矩输出的人体下肢运动系统正向生物力学模型。首先,从幅值和频率两个角度建立表面肌电信号到骨骼肌激活程度模型;其次,根据肌丝滑移理论,构建反映骨骼肌生理结... 详细信息

为实现表面肌电信号的下肢关节力矩动态解码,建立了从表面肌电信号到关节力矩输出的人体下肢运动系统正向生物力学模型。首先,从幅值和频率两个角度建立表面肌电信号到骨骼肌激活程度模型;其次,根据肌丝滑移理论,构建反映骨骼肌生理结构和微观力学特性的肌肉力模型,同时确定活动肌肉拉力线方向及力作用点位移矢量,将骨骼肌力转换到关节力矩;最后,以牛顿-欧拉逆动力学方法获得关节力矩作为准确值,给出正向生物力学模型参数动态标定方法。在模型基础上,对4名对象进行随意步态下膝关节屈伸动态力矩预测试验,结果表明:所建模型对步态行走下的膝关节动态关节力矩具有很好的动态跟踪性能,最大绝对误差为(11.0±1.32)N·m,平均残差为(4.43±0.698)N·m,预测值与准确值之间的平均线性相关系数为0.927±0.042,验证了该方法的正确性和有效性;可为康复训练机器人人机协同过程中的力学交互模式研究提供接口。

关键词：表面肌电信号关节力矩预测肌肉模型正向生物力学

表面织构对转子轴承系统稳定性影响的实验研究

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西安交通大学学报 2014年第3期48卷 84-88,114页

作者：王琳裴世源徐华西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转... 详细信息

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转速分别为2 400r/min、4 200r/min和6 000r/min的工况下,采用在主轴上附加不平衡质量的方法施加同频激振力,分别对无织构转子和有织构转子的振动进行测试分析。实验结果表明:在一定供水压力和转速条件下,表面织构抑制转子轴承系统振动的作用变得非常明显,有织构转子较无织构转子的相对振动量下降幅度超过60%,即使在发生水膜振荡的情况下,表面织构依然可以显著减小转子的振动幅值。因此,合理的表面织构设计,可以有效提高径向滑动轴承支撑的转子系统的稳定性。

关键词：表面织构转子轴承系统振动稳定性

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滚动轴承内圈温度无线监测技术

机械工程学报 2018年第22期54卷 8-14页

作者：王方哲朱永生闫柯刘煜炜洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

温度是反映滚动轴承运行状态的重要指标之一,高速运行中轴承旋转套圈的温度远高于静止套圈温度,实现轴承旋转套圈(通常为内圈)的实时温升监测对保证运行安全尤为重要。基于电气和机械设计技术的协同,提出一种滚动轴承内圈温度无线监测方... 详细信息

温度是反映滚动轴承运行状态的重要指标之一,高速运行中轴承旋转套圈的温度远高于静止套圈温度,实现轴承旋转套圈(通常为内圈)的实时温升监测对保证运行安全尤为重要。基于电气和机械设计技术的协同,提出一种滚动轴承内圈温度无线监测方案,将测试系统嵌入轴承锁紧螺母中,利用锁紧螺母与轴承接触配合实现对轴承内圈温度采集。设计研究集成温度测试、无线数据传输及无线电能供给电路。重点实现电能无线供给以满足轴承旋转套圈温度持续监测的电能需求。最后通过对32008圆锥滚子轴承温度采集,验证该方案的可行性。该方法在保障轴承完整性的条件下能实现轴承旋转套圈温度的监测,为轴承状态监测和热特性试验研究提供了新的技术手段,解决了实际工况下轴承旋转套圈测温难题。

关键词：滚动轴承内圈温度监测无线监测无线供电

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可倾瓦动压气体轴承动态特性的频率效应

西安交通大学学报 2007年第3期41卷 330-333页

作者：杨利花李辉光虞烈西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室

提出将偏导数法和折合系数法相结合来计算可倾瓦空气动压轴承的动态刚度和阻尼系数.通过有限元仿真,计算了轴颈和瓦块同频扰动下的可倾瓦轴承动态刚度和阻尼系数,并研究了这些系数随扰动频率的变化规律.计算结果表明,扰动频率较低时,可... 详细信息

提出将偏导数法和折合系数法相结合来计算可倾瓦空气动压轴承的动态刚度和阻尼系数.通过有限元仿真,计算了轴颈和瓦块同频扰动下的可倾瓦轴承动态刚度和阻尼系数,并研究了这些系数随扰动频率的变化规律.计算结果表明,扰动频率较低时,可倾瓦空气动压轴承刚度系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而增大,阻尼系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而减小,扰动频率较高时,刚度系数趋于定值,阻尼系数趋近于0.

关键词：可倾瓦空气动压轴承偏导数法折合系数法扰动频率

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恒定外力作用下的碰撞过程恢复系数模型研究

振动与冲击 2021年第12期40卷 62-69页

作者：郭振陈渭耿煜刘喆西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

针对目前恢复系数模型由于忽略恒定外力作用影响,从而导致无法有效预测多体系统碰撞过程中能量耗散的问题,提出一种恒定外力作用下的恢复系数模型。在结合碰撞过程中赫兹在弹性阶段以及Jackson和Green在弹塑性阶段建立的接触力和侵入深... 详细信息

针对目前恢复系数模型由于忽略恒定外力作用影响,从而导致无法有效预测多体系统碰撞过程中能量耗散的问题,提出一种恒定外力作用下的恢复系数模型。在结合碰撞过程中赫兹在弹性阶段以及Jackson和Green在弹塑性阶段建立的接触力和侵入深度关系模型的基础上,加入恒定外力的作用,同时根据碰撞过程中能量守恒原理,获得碰撞后的分离速度,建立恒定外力作用下的恢复系数模型,同时为提高工程实际应用计算效率,简化该计算过程,获得经验公式。将提出的恒定外力作用下的恢复系数模型与已有的恢复系数模型进行对比分析,结果表明:低速重载时恒定外力对恢复系数影响较大,且随着恒定外力的增加,使得侵入深度增加,进而导致塑性变形增加,分离速度减小,传统恢复系数模型不再适用,因而考虑恒定外力作用下的恢复系数可为不同初始速度和恒定外力作用的多体系统碰撞过程提供更为准确的计算模型。

关键词：多体动力学恒定外力恢复系数弹塑性碰撞

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负刚度非线性系统的回复力曲面参数辨识方法

西安交通大学学报 2021年第4期55卷 95-106页

作者：胡方圆刘清华曹军义张颖西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

针对负刚度非线性振子回复力的辨识困难问题,提出了一种基于回复力曲面的时域非参数辨识方法。对比分析了位移微分和加速度积分的数值处理方法,给出了利用实验数据绘制4种典型负刚度振子三维回复力曲面图及提取刚度力和阻尼力的方法。... 详细信息

针对负刚度非线性振子回复力的辨识困难问题,提出了一种基于回复力曲面的时域非参数辨识方法。对比分析了位移微分和加速度积分的数值处理方法,给出了利用实验数据绘制4种典型负刚度振子三维回复力曲面图及提取刚度力和阻尼力的方法。研究结果表明:对4种负刚度振子的数值模拟,多项式刚度力和阻尼力系数的辨识精度都可达95%以上。通过搭建实验平台对不同加速度水平下的多稳态振子进行了扫频实验,并基于设计方法建立了多稳态振子的回复力表面,表面识别结果与实测回复力面吻合较好,验证了回复力曲面法辨识负刚度非线性振子的有效性。该研究为能量俘获及振动控制领域的非线性研究提供了一种可行的方法。

关键词：负刚度振子:非线性回复力回复力曲面