散文全句:知识基础心中 网权责编缉: 郑州滚柱轴承 阅读量: 🦩 文章发表准确时间:2022-03-21 17:01:43
文献综述:🤪飞防起因素常见是滚针滚柱的的滚针的轴套经受着持续高温、飞速、过载、贫油、断油等极其负荷,其疲惫值、受损等生效现象较为严重的反应起因素的可信度性。所以,对飞防起因素常见是滚针滚柱的的滚针的轴套的在使用形态开始合理有效精准数据资料监测数据方案系统数据资料较为常见是。对飞防起因素常见是滚针滚柱的的滚针的轴套负荷标志性、常见是生效方式和生效共识机制开始了汇总;真对常见是滚针滚柱的的滚针的轴套的形态数据资料监测数据方案系统数据资料策略和技巧,总的并相比较解析了目前常见是滚针滚柱的的滚针的轴套震动问题、滑油形态、音乐声、声使用、的温度等数据资料监测数据方案系统数据资料策略的特点与匮乏;热议了应用场景多感知器讯息交融的常见是滚针滚柱的的滚针的轴套形态数据资料监测数据方案系统数据资料策略及技巧标志性。成果反映出:常见是滚针滚柱的的滚针的轴套的原料、的结构特征特质等对感知器伤害的信号的的反应,感知器的结构特征的超小型化、手机无线化,更高效的多感知器讯息交融与决策制定策略,及及电学绘图与数字1绘图的数据资料交互方式将形成常见是滚针滚柱的的滚针的轴套形态数据资料监测数据方案系统数据资料未来的常见是的调查路径。
航空发动机主轴轴承(以下简称主轴轴承)Dn值(内径D与转速n的乘积)可达3×106💝mm•r/min以上,接触应力可达2 GPa以上,温度达220 ℃以上。与普通轴承相比,主轴轴承转速更高、载荷更大、保持架冲击严重、摩擦生热量更多、工作环境温度更高、难以保证良好润滑、短时间内存在大范围工况变化、某些情况下存在严重打滑等。
主轴轴承的服役过程实际上是两个粗糙表面的摩擦行为,Vakis等[1]🌌讨论了物理、化学、机械载荷等复杂影响下两个粗糙表面的摩擦行为,认为在摩擦学模型中,要考虑塑性、黏着、摩擦、磨损、润滑以及表面化学等互补的非线性效应仍需要继续努力。
粗糙表面间的摩擦可能会导致轴承产生疲劳、磨损等失效。航空发动机各个支点的轴承结构存在明显不同,失效表现存在差异。轴承服役状态是多因素共同作用的结果。内因包括材料、表面性能等,外因包括润滑状态、载荷、转速影响等。疲劳限制主轴轴承的最终寿命,但早期的非正常失效仍占大多数[2]。
轴承材料通过不断改进以满足先进的航空发动机主轴轴承的要求,对于含有不同元素及不同配比的轴承材料及组合,其抗磨损性能及其失效机制都会发生改变[3⁃4];Wakiru等[5]认为润滑状态监测可以作为机械设备的故障预警,主轴轴承的润滑状态监测对故障预防具有重要意义;主轴轴承的转速和载荷是影响失效的主要因素,对轴承承载滚动体数量、内外圈相对位置、接触应力、打滑率、接触区温度等都有影响[6]。
判断主轴轴承服役状态所检测的主要参数包括振动[7⁃9]、声音[8]、声发射[10]、润滑油[11⁃12]、温度[13⁃14]等。高端装备通常会安装多个传感器,通过多传感器信息配合信息融合算法可以获得其状态更全面、完整的描述。
1 其主要滚针轴承其主要不能正常工作模式切换
主轴轴承运行在极端苛刻工况及复杂环境条件下,失效形式十分复杂且可能出现多种失效并存。主轴轴承的主要失效模式包括疲劳、磨损、热损伤、打滑蹭伤、保持架失效等[15],如图1所示。
图1 航空发动机主轴轴承主要失效模式[16⁃18]
Fig.1 Main failure modes of aeroengine mainshaft bearings[16⁃18]
1.1 强度
疲劳分为表面起源疲劳和次表面起源疲劳。表面起源疲劳是指表面在超过疲劳强度的循环压力作用或由于氢离子的攻击下,在表面产生疲劳;次表层起源的疲劳,这种疲劳与最大正交切应力相关。L⁃P(Lundberg⁃Palmgren)理论[19]可以对轴承疲劳寿命进行估计,在此基础上适用于主轴轴承的I⁃H(Ioannides⁃Harris)寿命理论基本公式如式(1)所示[20]
式中△Sk象征单无空间幸存概率公式,N代表每一位转的弯曲应力无限循环两次,τ代表滚道接触下的切应力,τu代表材料的疲劳极限切应力,△Vk代表应力作用的单元体积,zk代表应力作用深度,e、c、h代表通过试验确定的Weibull参数。
在复杂苛刻工况下,仅有理论计算寿命不够可靠,裂纹在萌生与扩展阶段的晶格断裂会伴随着声发射现象。因此可以采用振动[21]、润滑油光谱、磨损颗粒计数器、声发射、温度等类型传感器进行监测。
1.2 磨坏
磨损指粗糙表面在高拖动力下表面材料以颗粒形式脱落的现象[22]。在理想润滑条件下,接触表面间会由润滑油膜完全隔开,但实际上在高速重载的工况下,无法保证主轴轴承接触区的粗糙峰被完全隔开。Archard[23]提出的粗糙表面磨损定律如式(2)所示。
式中V代表磨损体积,kadh代表黏着磨损系数,F代表压力,s代表滑动距离,σo代表材料硬度。通过公式可以计算主轴轴承的磨损体积,评估磨损状态。
国内外许多学者基于此对粗糙表面的磨损模型进行了修正与改良,但由于磨损行为的复杂性,目前并没有形成普适性规律。主轴轴承工况恶劣,其磨损模型更加难以建立,所以针对主轴轴承磨损的研究大部分基于试验展开。Gloeckner等[24]研究了微动磨损对主轴轴承性能的影响。
ཧ划痕会以至于主轴电机的轴承型号表层形貌发展,以至于室内热度增长、润化油干净度减低、产生振动式提高等。能所采用产生振动式感应器器、室内热度感应器器、润化油感应器器、声发射成功感应器器等来进行的轴承型号划痕的评估。
1.3 热伤到
主轴轴承在运转中的摩擦会导致一定的温升,这种温升幅度与载荷、转速、润滑状态以及接触表面状态有关[25]♒。ISO(International Organization of Standardization)标准通过润滑油品质因数考虑热效应对轴承寿命的影响,但此标准不适用于极低或极高的转速。
轴滚柱轴承内、表圈出现摩擦热联通流量如式(3)一样
式中Qn代表内、外圈的摩擦热流量,μ代表滚动体与滚道的摩擦因数,p1jp2j代表第j个滚动体与外圈、内圈接触区的接触压力,v1jv2j代表第j🐷个滚动体与外圈、内圈接触区的相对滑动速度。根据热流量可以计算表面最大温升,对比轴承材料温度许用极限可以判断轴承是否会发生热损伤。
陈观慈等[26]对高速球轴承各个热源分别进行生热计算,得到了更为精确的高速球轴承局部生热和总生热,这对确定主轴轴承的工况范围避免热损伤具有重要意义;高速冲击滑动接触在主轴轴承中比较常见,Wang等[27]🍌研究发现M50钢在高速冲击滑动接触时表面损伤主要是由应变能产生的热耗散导致表面软化导致的。瞬时热冲击导致的热振效应可能引起主轴轴承的刚度发生变化。
👍CNC主轴轴套轴套的设定规格、部件流程、变型等一定会损害产生脂肪含量量,任务中过高的环境湿度会构成注油剂劣化促进,部件尺寸有改变,问题激振,表面层烧伤可能的材料膨松破裂等。就可以通过环境湿度、注油油传红外感应器器等完成数据监测,科学合理更改情况规格、注油油2g流量等防止CNC主轴轴套轴套有热损坏。
1.4 抱死蹭伤
▨航天打火机作业时发生大工程上下波动,轻载滑链蹭伤也是类如此常见的就失效基本模式。在极速轻载的情况下,非乘载区中的翻页体在离心分离效用的功效下与内圈脱离了碰触,拖能源过少带来滑链;快要入驻乘载区的翻页体莫名其妙提升拖能源速比猛增发生滑链。滑链率计算方式如式(4)一样
式中S代表打滑率,ω´c代表保持架理论转速,ωc代替保持良好架现实情形速比。需要表明易滑倒率理解目前易滑倒情形。
打滑会引起轴承接触副表面摩擦因数增大,容易造成磨损,主承载区温度升高,润滑油黏度下降并劣化加速;滚动体与滚道间若产生剧烈滑动可能导致接触表面出现蹭伤,产生的局部高温可能导致表面材料软化脱落等。崔立等[28]分析了高速球轴承的打滑机理,并推导了滚动体和保持架理论转速的精确计算公式,得到了滚动体不发生打滑的临界负荷;李军宁等[29]提出一种高速滚动轴承滑蹭试验系统,研究了多个组合因素作用下的滑蹭规律;刘延斌等[30]提出一种具有斜面兜孔结构的圆柱滚子轴承,并对其高速防打滑特性展开研究。
🧸丝杠滚柱轴承型号跑偏蹭伤会从而影响触碰副漆层立体几何形貌呈现波动、微刮痕从生、滚柱轴承型号呈现啸叫、加脂油感染等,且跑偏会从而影响报警表现平率的学说值与试验报告值呈现很大的在测量误差。就能够用电磁感应或光纤宽带等型号的感应器器在测量做到架发动机转速测算产品 跑偏率。
1.5 要保持架没有效果
ജ载荷变异、轴承润滑油不好一会儿引发的长期提高架冲击力试验、打滑的现象、卡滞等。长期提高架操作中的变型、热变型、冲击力试验、磕碰、初期龟裂、高转数下的离心式刚度及生产制造磨损等都将会会导致早点报废。
刘鲁等[31]认为造成高Dn值轴承保持架断裂的主要原因为高转速下的离心应力与兜孔圆角过小造成的应力集中;主轴轴承的载荷对保持架性能具有较大影响,Takabi等[32]研究认为高速重载条件下滚动体和保持架接触力过大会引起保持架磨损、不稳定运动等最终导致轴承失效;张涛等[33]🐈总结了保持架动态特性理论和试验研究进展、保持架稳定性影响因素、稳定性判据和优化准则,讨论了存在的不足,对提升主轴轴承保持架稳定性具有一定参考。
🥃数控车床主轴的轴套的轴套的热应力心态、坚持架结合技术指标、滑润剂心态、坚持架效率等对坚持架都是有越大作用。坚持架滑润剂不好会造成的滚动摩擦载荷影响,受损进一步强化、控制精度变低以及坚持架开裂。可利用振动式、溫度、滑润剂油、吸声材料调节器器等对数控车床主轴的轴套的轴套的坚持架使用评估并了解,但现今方式方法在监测坚持架运动健身、估测坚持架受损、以防坚持架报废的更准性及计算线速度等这方面仍会出现有一定过高。
2 夹头轮毂轴承主要的阶段监测方案技术
♉CNC机床主轴型号仍然其高受力、大面积工作多种,从表演出损坏症状到失灵的时候较短,对此如若发展错误代码症状,应断然調整工作工作,立即计划检修保养。意义感知器监控讯号等级分类的多种,感知器主要包括产生振动感知器、声感知器、声火箭发射感知器等。
2.1 高频振动特点监测站手段
𝔉夹头联轴器套存在疲乏、受到磨损等内部故障时,会存在越来越的运动幅度大。运动幅度大监测网办法能够在联轴器套座或机柜尽量定位按装运动幅度大感知器采集器卫星信号相结行介绍借以推动。
振动传感器安装位置受限于发动机结构,通常只在航空发动机的机匣处安装一个振动传感器,且航空发动机系统存在振动传递路径长,频率成分复杂,信号衰减严重等问题,这对振动信号的分析方法提出了较高的要求[34]。
陈果等[35]研究了基于机匣测点信号进行主轴轴承故障诊断的灵敏性问题,当滚动轴承和机匣的连接刚度较小时振动信号会产生很大的衰减,但通过选择合适的方法依旧可以进行较为准确的诊断;张向阳等[36]提出一种基于卷积神经网络的机匣振动信号轴承故障诊断方法,通过试验证明了该方法的有效性。
通过对振动信号计算时域特征、频域特征以及时频域特征参数可以进行诊断[37⁃38]。时域参数包括有效值、方均根值、峰值等有量纲参数及峭度、峰值因数、波形因数、裕度指标等无量纲参数;频域分析法包括功率谱、幅值谱、倒谱、复倒谱、高阶谱和包络谱等;时频方法包括短时傅里叶变换、Wigner⁃Ville分布[39]、谱峭度[37,40]、小波分析[41]、随机共振[34,42]等。
国内外的学者基于航空发动机主轴轴承的振动信号提出了许多故障诊断方法,通过试验等方法证明其具有较高的实用性与准确性。Zhang等[43]提出一种AMS(alternative minimization solver)⁃CluLR方法(图2),通过航空发动机轴承高速试验证明算法可以准确识别轴承的外圈故障;Wang等[44]提出了一种基于支持向量机的航空发动机高速轴承早期故障定量诊断的方法,可以区分不同故障类型以及同一类型故障的不同程度;廖明夫等[45]🔴发现航空发动机中介轴承振动信号频谱中会产生不随转速变化的倍频“恒间距”特征,通过试验证明该特征可以作为故障诊断的依据。
图2 轴承全寿命实验声发射信号RMS值变化[43]
Fig.2 Change of RMS value of acoustic emission signal in bearing life test[43]
🍬致使震动预警信息采集简便,感知器产品报价相对的较低,模式理论程度较高完善等主要原因,很多地方线外的各式各样工作滚柱轴承监测方案模式绝大部分立于震动感知器实现联合开发。
2.2 声学设计特点数据监测技巧
ꦬ本身上,嗓音是由震动式式行成并去媒介去传播方式的,同个也可以发生变化轮毂轴承工作上壮态,但更更容易给予燥声影响。嗓音讯号灯的分享的办法在调节器器收集方位距声源较近时和震动式式讯号灯基本上相符,但调节器器易受几种杂声影响,技术水平分值较高,应运抵不过震动式式的办法密切。
王雅红等[46]🌺提出一种基于乏信息系统的本征融合技术,通过轴承噪声试验,证明声学监测方法可以有效地采集轴承的特征信号,并可以根据采集数据模拟乏信息研究对象的分布特征,对解决小批量航空轴承的性能评估问题具有重要意义。
🍨扩声设计技巧步骤含有带入产品信息雄厚和非接受侧量的特性,在些安装程序振动模式传调节器器留存一定程度难的多样化能力下,扩声设计技巧步骤含有其特殊的优势与劣势。
2.3 声导弹发射特性监测器技术
声发射传感器的基本原理是收集固体在应力作用下产生的弹性波[47],在高转速轴承的信号分析中更具优势。Liu等[48]通过试验采集了轴承全寿命周期的声发射信号方均根(root mean square,RMS)值,从图3中可以发现轴承在裂纹在萌生、扩展及退化失效阶段会产生较高幅值的冲击;Li等[49]提出一种基于声发射技术的航空轴承故障检测方法,通过试验验证了方法的有效性。
图3 轴承全寿命试验声发射信号RMS值变化[48]
Fig.3 Change of RMS value of acoustic emission signal in bearing life test[48]
🃏声导弹发射设计不是种动态数据的无损格式检侧工具工艺,也不会对零件及运转情况导致的软组织损伤。这样的污染监测工艺的优势在,感测器器不必须 其他提供数据卡路里,包括较可以的生态适用于性,对设备的尺寸大小与短路电流不灵敏,不可遭遭受到超低频高压形成器噪音分贝抑制;问题在,遭遭受到零件材料会影响越大,对以经会有但未形成扩张的裂痕不可做出检侧工具,且对数计算据储存方式设计与数据具体分析设计的要求较高。
2.4 轴承润滑脂油表现监测数据策略
ꦇ进给滚柱轴承一般都大精准流量加脂油再循环运行,当发现损坏、困倦一会生成颗料进来加脂油。加脂操作机系统中的磨屑的品质密度和颗料规格会实时间变换,就像文中4如图是,给出加脂操作机系统中的磨屑规格、的品质密度、形貌、材料可以确定设施有没机械出现故障及机械出现故障方位。
图4 磨屑尺寸、分布与设备状态的关系[11]
Fig.4 Relationships of wear debris size distribution and machine conditions[11]
润滑油监测技术包括理化分析[50⁃53]、光谱分析[54]、铁谱分析[55⁃56]、颗粒计数[57]🙈等。在润滑系统中通常都会安装过滤网,过滤从轴承等元件上脱落的颗粒,保持润滑油的清洁。不同使用环境下的润滑油过滤网具有不同的过滤精度,见表1。
表1 不一应运中的润滑剂油吸附网吸附计算精度
ওTable.1 Filtration accuracy of lubricating oil filters in different applications
🌺中国民航等热车机系统性性负荷日趋平稳性且加载时期较长,需求防锈油拥有较高的除污度;对战机及其战略核导弹等需求相当高的清障车性,会产生更多磨屑,若果应用较高的吸附程序程序控制精确度则会使更多科粒被拦阻在吸附程序程序网络上,简单或者会使得吸附程序程序网网络堵塞,网络响应过慢或许卡死。为避免出现中国航空热车机突发空气中临时停车,对战机、战略核导弹的热车机防锈系统性性常应用较低的吸附程序程序控制精确度,但较低的吸附程序程序控制精确度或者会使得杂物科粒進入到会滚动学习外壁内诱发刹车盘磨损。
在轴承运行的过程中可能会由于疲劳、磨损等产生磨屑并进入润滑系统中,润滑油中的颗粒种类及产生原因见表2。通过分析磨屑的质量浓度、尺寸分布、形貌特征可以判断主轴轴承的状态。刘洪涛等[58]提出一种基于雷达图的磨屑轮廓特征表征方法,如图5所示,可以辨别具有相似轮廓弧度的不同磨屑,根据不同分形维数可表达不同轮廓复杂程度的磨屑,简单可靠;王洪伟等[59]🍒针对光谱方法对大尺寸磨屑不敏感、铁谱方法操作复杂等问题,提出了一种基于光学的磨屑监测技术,通过试验验证该方法的有效性。
表2 主轴轴承运行中黑色颗粒产生原因、尺寸范围、形貌特征及含义[18,60⁃63]
Table.2 Causes,size range,morphological characteristics and meaning of black debris during main⁃shaft bearing operation[18,60⁃63]
图5 不同轮廓的磨屑轮廓雷达图表征及其双对数坐标[58]
Fig.5 Radar graph characterization of wear debris profiles with different profiles and its double logarithmic coordinates[58]
图5中l为磨屑中心与轮廓边缘焦点的长度,N为将l按顺序排列后的顺序数值(N=1,2,3,…,n)。
加拿大GasTOPS公司的MetalSCAN润滑油磨屑监测传感器[64⁃65]已成功应用于F119⁃PW⁃100发动机;美国Eaton公司的QDM磨屑传感器[66],已成功应用于GE90发动机上;英国Stewart Hughes有限公司的OLS静电润滑油传感器[67⁃69]已成功应用于F100⁃PW⁃100发动机。不同润滑油监测方法对比如表3。
表3 润滑油监测各类技术比较[60⁃61,63,70⁃71]
Table.3 Comparison of various technologies for lubricating monitoring[60⁃61,63,70⁃71]
2.5 温有特点监控形式
主轴轴承运行过程中温度可达200 ℃以上,接触区局部瞬闪温度可达600 ℃以上,对载荷、转速、润滑状态及打滑等比较敏感。主轴轴承接触表面的温度无法直接测量,通常通过测量其他表面结合温度场计算进行接触表面的温度估计,结合材料性能参数可以大致判断主轴轴承是否会发生热损伤。常用的主轴轴承温度监测的方法主要有热电偶传感器、示温漆,测温晶体等。热电偶传感器安装复杂,示温漆、测温晶体等无法监测温度的变化过程。一些学者提出了一些改进方法,如图6所示。Ebner等[13]在陶瓷盘表面通过离子束溅射方法加工了薄膜铂电阻温度传感器,成功测量了弹流润滑下的接触表面温度,虽然接触表面的传感器会影响温度分布,但相比其他远距离测量方法这种方法的误差要小得多。Seoudi等[76]🌳在润滑油中加入量子点,基于量子点的光致发光原理成功测量了1.3 GPa接触压力下的接触区的温度,结果与理论值较为吻合。
图6 弹流接触区温度测量传感器[13]
Fig.6 Elastohydrodynamic contact area temperature measurement sensor[13]
ౠ气温探测器对防治胶合等热伤到会比较有用,但在探测器强度等伤到时限果太差。所以某一气温探测器不符合于主要联轴器的工作状态探测器,气温探测器对解决办法主要联轴器热伤到、理论研究主要联轴器的热伤到研究进展更具注重寓意。
3 依托于图片信息相结合的多感知器卫星信号深入分析方式
🌊数据要融入手段真实上是对人大脑综上除理麻烦原因的一些模拟仿真。在多感测器器软件中,各项感测器器提拱的数据可能包括区别的的特点,实现在地方和的时间上充分的利用率俩个感测器器自然资源,对各项气象探测数据做好适度的构成与运用,把冗余备份专一性的数据合理性某类总则做好融入,造成对气象探测项目的关联性性描术,此外造成新的要融入成果。针对各感测器器的独有气象探测数据,实现对数据的推广整合导成较多的合理有效的数据,后面提升 一小部分软件的合理有效的性。刀盘滚针轴承的手机表现设备故障表现形式弱、历史背景噪音污染强,数据要融入手段除理类似这些手机表现包括其特殊的优劣势。
3.1 数据信息相融合的方法的特性
单一类型的传感器采集信息有限,采用多种传感器可以进行信息互补,提高健康状态监测的准确率。Duan等[77]分析了不同类型的状态监测技术的优缺点,认为多传感器信息融合是未来机械设备状态监测的发展趋势;林桐等[78]🦋提出一种基于标准化欧氏距离的多特征融合评估方法,通过试验证明该方法优于主元分析(principal components analysis,PCA)及支持向量数据描述(support vector data description,SVDD)方法。
ꦇ都可以依照信息立体派的层次分,相融都可以确定为3个层面,信息层相融、基本特征层相融及决定层相融,见图7。
图7 根据信息深度融合的情况探测原则图
🐼Fig.7 Schematic diagram of condition monitoring based on information fusion
数据层融合直接对传感器的观测值进行融合,优点在于具有其他层次方法无法企及的精确性。缺点在于运算量较大且无法进行异构数据的融合。主要算法包括线性加权类算法、Kalman滤波[79]方法等。
😼特征层结合由每位感知器计算出能是该感知器检测值的特征向量,并将此向量完成结合处置。特征取决,广泛性工艺达到了不错的的数值统计再压缩;缺点有哪些取决,初始数值统计中的细节数据信息也许 误删。主要的svm法求是指:核主元定性分析(kernel principal component analysis,KPCA)、适配向量机(support vector machine,SVM)、脑神经微信网络、k最附近分类管理svm法求(k⁃nearest neighbor,kNN)工艺等。
决策层融合通过融合每个传感器的决策得出系统决策。优点在于:对运算性能要求较低,不要求采集设备是同类传感器。缺点在于原始数据损失大,对微小因素的表现不明显。主要算法包括专家系统、Dempster⁃Shafer(D⁃S)证据理论[80⁃81]等。
3.2 基本图像匹配
☂短信结合的做法的成长 与数学知识思维知识理论体系的快速推陈更新换代密不分。数学知识思维知识的做法是短信结合的做法的基本性辅助工具,数据源的节省表述都要经过了数学知识思维知识的做法对的信号开展补救,使用svm算法有以下:
1)加权平均算法。这种方法是将传感器的观测数据按照一定的权值进行相加,并作为融合的结果。加权平均法[82]的优点在于算法的稳定性较好,可以突出数据中的细微信息;缺点在于相对来说运算量较大。
2)Kalman滤波。Kalman滤波[79]🐬方法主要用针对传感器的冗余信息进行融合。Kalman滤波方法的计算方式为递推,不需要进行大量数据的计算与存储,不要求系统有比较强的计算能力。
3)D⁃S证据理论。证据理论是由Dempster[83]和Shafer[84]提出的一种方法,在解决决策冲突中具有良好的效果。证据理论的优点在于具有直接表示“不确定”的能力;缺点在于要求证据是独立的,其合成规则存在比较大的争议,计算上存在潜在的指数爆炸等。严新平等[85]提出一种基于D⁃S证据理论,利用光谱、铁谱等进行信息融合对轴承擦伤、热损伤剥落等进行分类的方法。
4)人工智能。人工智能技术作为一种新兴的故障诊断方法受到关注,在复杂系统中具有较好的效果。Lin等[86]提出一种基于超球面判据的航空发动机主轴轴承人工智能融合诊断方法,通过试验数据证明该方法具有较高的准确率。基于人工智能的诊断方法主要包括神经网络[87],机器学习[88],模糊逻辑[89]、遗传算法[90],隐马尔可夫模型[91],贝叶斯方法[92],支持向量机[93]等。
💫人工服务智能化方式方法的好处是内在珍断毕竟依耐于探测信息报告,与装置简化层度不会改变,对于那些部分简化的装置有相当好的特效;弱项是内在达到学业进程需各种类型睡眠状态下的模板信息报告,特别珍断的精密度较与模板的详细性和指代性极具异常大的影响。
4 转型趋势分析
随着航空技术的不断发展,航空发动机的转速不断提高,主轴轴承的Dn值已向4×106ꦛmm•r/min发展。为适应更加苛刻的航空工况,主轴轴承的状态监测方法存在更大的挑战。航空发动机主轴轴承状态监测的重点与难点在于准确的数据采集与高效的数据分析。传感器技术不断发展,许多不同形式的高灵敏度传感器相继问世,但要适应高温、高应力、油雾环境、大振动的航空工况是一项非常具有挑战性的工作,复杂工况下,高背景噪声信号的快速、有效处理也具有相当大的难度。
4.1 机理研究方向
💃CNC主轴的轴承的相关材料转变 会从而导致传1度感应器器器卫星信息转变 ,结合构成用途不良影向卫星信息传接根目录,传1度感应器器器的工作区域环境炎热不良影向卫星信息安稳性,试验检测荷重谱及等效1最简单的方法将不良影向数据资料合理时效性。
1)材料特性对传感器响应的影响[94]🤡。主轴轴承新材料的使用成为必然趋势,而新的本构方程将直接影响声发射等传感器的信号采集。建立材料性能数据库并不断完善对提升状态监测效果具有重要价值。
2)动态特性对传感器信号采集的影响[10]ꦑ。航空发动机为追求性能提升,不断进行结构优化。主轴轴承已应用弹支、薄壁等结构并朝着集成化发展,振动、声发射等信号的传递路径可能发生较大改变。对新型结构的动力学特性进行研究,选择合适的传感器测点对减少噪声干扰,提升信号质量具有重要意义。
3)温度场计算方法[95]ꦉ。主轴轴承接触表面的温度不可直接测量,需要通过计算温度场进行估计。随着主轴轴承最高工作温度不断提高,需要对现有计算方法进行改进以提高精度及效率。
4)试验参数对数据有效性的影响[15]ꦯ。主轴轴承从设计到应用需要经过4级试验,即材料试验、标准轴承试验、全尺寸模拟工况试验和主机系统评价试验。整个评价的过程中,需要研究合理的载荷谱保证试验器的试验条件能够达到对主轴轴承工况的有效模拟,以及能够缩短时间的等效加速试验方法。
4.2 感知器目标方向
适应高温、高振动、油雾环境,结构微型化、无线化将成为主轴轴承传感器未来的发展方向[96]。
1)恶劣工作环境适应[97]🤡。实现传感器微型化、无线化,消除因预留传感器供电线与传感器信号传输线对发动机结构的影响,克服复杂环境下的信号干扰;针对复杂苛刻工况下应用的半导体、金属等敏感元件新型加工工艺。
2)新型传感材料的应用[98]꧂。将纳米发电材料、石墨烯等智能料应用于传感器以提升灵敏度;开发可嵌入主轴轴承,适用于高温、油雾环境、大量程、抗干扰能力强、高采样频率的新型传感器,提升诊断准确性。
3)多传感器润滑系统监测[12,61,99]🔯。润滑系统中陶瓷、钛合金等非铁磁性颗粒数量、形态等参数的实时测量;光谱、铁谱监测方法的在线化;润滑油理化特性在线监测传感器开发。
4)高温测量传感器[100⁃101]♒。高速重载工况下的旋转套圈温度测量方法;量子点传感器的接触区温度与应力测量;接触区高响应瞬态温度传感器;集成抗磨损功能的涂层温度传感器;非接触式红外温度采集方法的应用。
5)动态特性监测[102⁃103]𒉰。基于超声等方法的润滑油膜厚度动态测量方法;基于纳米发电材料的转速测量方法;滚动体局部打滑的在线监测方法;测量温度、应力、转速等参数的嵌入式光纤传感器研究;主轴轴承各个摩擦副的磨损在线监测方法;基于高速摄影方法的旋转元件信息采集。
4.3 汉明距离的方向
高精度、高计算效率的多元信息融合与决策方法将成为主轴轴承的状态监测数据处理算法的发展方向[77,104]。
1)振动监测🌺。开发精度更高、计算更快的数据处理算法;解决主轴轴承工作过程中的大范围工况变化、多振源耦合、高背景噪声等问题。
2)针对声发射信号,开发高采样频率信号的快速处理方法,并通过传感器信号判断损伤部位,定量判断损伤大小。
3)润滑油监测🐷。研究润滑油更大流量与更高流速下的颗粒计数方法,以及更全面的颗粒形貌表征方法;润滑油理化特性传感器采集数据的高效处理方法。
4)基于图像处理方法的结构损伤判断、润滑油性能评估、颗粒计数与形貌分析。
5)智能传感器✤。基于温度、振动、润滑油等多传感器数据,结合信息融合方法形成主轴轴承服役状态与性能预测的集成化动态评估方法;通过集成多传感器冗余信息结合信号处理技术,提升监测系统的可靠性,形成软硬协同的视情维护策略;面向工况需求形成基于寿命和可靠性的轴承智能管控系统,根据轴承理论计算、历史数据和运行数据结合人工智能技术推测未来的动态使用寿命,并依据一定的规则,给出主轴轴承润滑条件等参数的调整意见。
4.4 人工工资智慧的方式信息库建设
数字孪生与人工智能[88,105⁃108]♈。建立主轴轴承材料试验、标准轴承试验、全尺寸模拟工况试验和主机系统评价试验的多传感器数据数据库,建立物理模型与数字模型,通过物理模型与数字模型之间的数据交互不断修正模型,基于人工智能技术预测主轴轴承在不同工况下的服役性能,模拟主轴轴承的损伤,给出不同条件下的主轴轴承失效边界。
𒅌确立主要轴套正常运行过去多调节器器动态数据库信息显示动态数据库信息显示库,保存文档轴套从现在开始入伍到决定性不可用的所有 动态数据库信息显示或者相应的负荷参数指标表,以超多动态数据库信息显示做为斜撑,融合人为自动化步骤对主要轴套的设汁参数指标表、粗加工步骤、安装方式方法等开展引导,改进数据模式化,校核不可用周围,并拿到问题监测阈值法的参考资料。
𒉰引用文献文章:刘朋,王黎钦,张传伟,等.航天打火机数控车床主轴的轴承模式监测方案研究方案存在的问题与未来发展上升趋势[J].航天牵引运动学报,2022,37(2):330‑343. (LIU Peng,WANG Liqin,ZHANG Chuanwei,et al.Research status and development trend of condition monitoring on main⁃shaft bearings used in aircraft engines[J].Journal of Aerospace Power,2022,37(2):330‑343.)
🔯作著详细介绍:刘朋(1993-),男,搏士生,一般从业国际航空起动因主轴的滑动轴承阶段监测系统科研。
♎通信设备笔者:王黎钦(1964-),男,传授、教授后生教授,教授后,主要是具备中高端转动滑动轴承水平与应用领域定位探究。E⁃mail:lqwang@hit.edu.cn
母基金短信:國家要点科研开发策划(2018YFB0703804)
中图划分号:V233.1; TH133.334
小文章代码:1000-8055(2022)02-0330-14
学术论文标牌码:A
收稿年月日:2021-02-24
出版权年份:2022-02-28
网发刊布日期时间:2022-03-08
选文插入图片:王碧珺
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