一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法技术

本发明专利技术提供一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，本发明专利技术的步骤包括：采集多组滑动轴承轴瓦处的振动信号；提取每组信号中能够反映主轴与轴瓦接触特性的周期成分，及能反映两者间摩擦特性的非周期成分，通过线性相加，重构为摩擦振动信号；构建摩擦振动信号的递归图，分析摩擦振动递归图的宏观模式；计算摩擦振动递归图的确定度和聚类系数，并绘制每组摩擦振动递归图确定度和聚类系数的交点；根据摩擦振动递归图的宏观模式，确定度和聚类系数的交点分布识别滑动轴承的摩擦状态，本发明专利技术主要利用递归分析理论揭示摩擦振动递归特征的演化规律，建立摩擦振动递归特征与滑动轴承摩擦状态之间的关系，实现滑动轴承摩擦状态的检测与识别。承摩擦状态的检测与识别。承摩擦状态的检测与识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法


[0001]本专利技术涉及摩擦学
，具体而言，尤其涉及一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法。

技术介绍

[0002]滑动轴承因其承载能力强、运行平稳、噪声小等优点，广泛应用于旋转机械中。由于复杂的工况、环境等因素影响，滑动轴承工作状态会由液体摩擦状态，转变为混合摩擦状态甚至边界摩擦状态，造成磨损加剧，甚至引发恶性事故。因此，监测滑动轴承的摩擦状态，对于保证滑动轴承的安全运行具有重要意义。
[0003]目前，常用的滑动轴承摩擦状态监测方法有：油膜厚度、摩擦力矩、摩擦系数等。尽管这些参数是识别摩擦状态的有效手段，但实际使用中，因为测量方法的限制，设备昂贵等原因，很难在现场获得这些参数。因此，需要一种新的方法识别滑动轴承的摩擦状态。滑动轴承的摩擦振动是由主轴与轴瓦间的摩擦接触引起的自然现象，包含反映滑动轴承的摩擦状态信息，易于实时获取，且不影响滑动轴承的运行，适合在实际生产中用于监测、识别滑动轴承的摩擦状态。目前，在国内外的研究中很少涉及应用摩擦振动信号识别滑动轴承的摩擦状态。同时，由于摩擦振动信号的非线性和非平稳性，基于线性特征的分析方法难以充分地建立摩擦振动与摩擦状态之间的关系。递归分析方法摆脱了数据统计分布假设的限制，完全由信号驱动，是一种非线性分析方法，且具有广泛的适用性，对于非线性、非平稳信号尤为有效。
[0004]因此需要提出一种基于摩擦振动递归特征识别滑动轴承摩擦状态的方法。

技术实现思路

[0005]根据上述提出现有的监测方法存在设备昂贵和很难现场获得参数的技术问题，而提供一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法。本专利技术主要利用递归分析理论揭示摩擦振动递归特征的演化规律，建立摩擦振动递归特征与滑动轴承摩擦状态之间的关系，实现滑动轴承摩擦状态的检测与识别。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，其特征在于，所述方法包以下步骤括：
[0008]步骤S1：加速度传感器安装于滑动轴承轴瓦正上方，采集多组不同转速工况下加速度信号，测量主轴与轴瓦间的摩擦系数，整理为多组振动信号；
[0009]步骤S2：对采集的多组振动信号进行傅里叶变换，利用谐波小波包提取振动信号中的周期成分与非周期成分，通过线性相加方法，将周期成分与非周期成分重构为多组摩擦振动信号；
[0010]步骤S3：计算不同转速下，所述多组摩擦振动信号的嵌入维数、时间延迟，构建摩擦振动信号的递归图；
[0011]步骤S4：计算每组摩擦振动递归图的确定度及聚类系数；
[0012]步骤S5：建立以确定度、聚类系数为横纵坐标的平面直角坐标系，绘制不同转速下每组摩擦振动递归图确定度和聚类系数的交点区域；
[0013]步骤S6：根据摩擦振动递归图的宏观模式，及平面直角坐标系中确定度、聚类系数的交点分布区域识别滑动轴承的摩擦状态。
[0014]进一步地，所述步骤S3中，每个转速工况下，计算30
‑
50组嵌入维数和时间延迟的平均值，若平均值为非整数，则向上取整，作为该转速下构建摩擦振动信号递归图的嵌入维数和时间延迟。
[0015]进一步地，所述步骤S4中，构建的30
‑
50组递归图均应保证其递归度为0.25
‑
0.35；计算递归度为0.25
‑
0.3时，30
‑
50组递归图的确定度及聚类系数。
[0016]进一步地，所述步骤S5中，平面直角坐标系是指以确定度为横轴(X轴)，以聚类系数为纵轴(Y轴)的平面直角坐标系；或指以确定度为纵轴(Y轴)，以聚类系数为横轴(X轴)的平面直角坐标系。交点区域是指以[确定度，聚类系数]或[聚类系数，确定度]所代表的的状态点在上述直角坐标系中绘制的分布。
[0017]进一步地，所述步骤S6中，根据平面直角坐标系中确定度、聚类系数的交点分布区域判断滑动轴承的摩擦状态：交点分布于右上区域，滑动轴承处于边界摩擦状态；交点分布于中间区域，滑动轴承处于混合摩擦状态；交点分布于左下区域，滑动轴承处于液体摩擦状态。
[0018]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]1、本专利技术提供的一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，利用递归分析理论揭示摩擦振动递归特征的演化规律，建立摩擦振动递归特征与滑动轴承摩擦状态之间的关系，实现滑动轴承摩擦状态的检测与识别。
[0020]2、本专利技术提供的一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，利用谐波小波包变换进行高效降噪，准确提取并重构摩擦振动信号；根据递归分析方法对非线性、非平稳信号尤为有效的特性，利用递归图及递归量化分析方法研究摩擦振动信号的递归特性；根据摩擦振动递归图宏观模式演变规律及递归量化分析参数的演变特性，识别滑动轴承的摩擦状态。
[0021]基于上述理由本专利技术可在摩擦学技术等领域广泛推广。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的流程示意图。
[0024]图2为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的实验装置示意图Ⅰ。
[0025]图3为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的图2中
A
‑
A示意图。
[0026]图4为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的实验装置示意图Ⅱ。
[0027]图5为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的滑动轴承在边界摩擦状态下(转速45rpm)的时域图和频谱图。
[0028]图6为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的不同转速下提取的周期成分及其幅值。
[0029]图7为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的不同转速下提取的非周期成分均方根值变化趋势及主轴与轴瓦间摩擦系数变化趋势。
[0030]图8为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的滑动轴承在边界摩擦状态下(转速为45rpm)的时域波形：(a)重构的周期信号(b)重构的非周期信号(c)摩擦振动信号。
[0031]图9为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的滑动轴承在边界摩擦状态下(转速为60rpm)的周期模式递归图。
[0032]图10为本专利技术一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法的滑动轴承在混合摩擦状态下(转速为120rpm)的混叠模式递归图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，其特征在于，所述方法包以下步骤括：步骤S1：加速度传感器安装于滑动轴承轴瓦正上方，采集多组不同转速工况下加速度信号，测量主轴与轴瓦间的摩擦系数，整理为多组振动信号；步骤S2：对采集的多组振动信号进行傅里叶变换，利用谐波小波包提取振动信号中的周期成分与非周期成分，通过线性相加方法，将周期成分与非周期成分重构为多组摩擦振动信号；步骤S3：计算不同转速下，所述多组摩擦振动信号的嵌入维数、时间延迟，构建摩擦振动信号的递归图；步骤S4：计算每组摩擦振动递归图的确定度及聚类系数；步骤S5：建立以确定度、聚类系数为横纵坐标的平面直角坐标系，绘制不同转速下每组摩擦振动递归图确定度和聚类系数的交点区域；步骤S6：根据摩擦振动递归图的宏观模式，及平面直角坐标系中确定度、聚类系数的交点分布区域识别滑动轴承的摩擦状态。2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦振动递归特征的滑动轴承摩擦状态识别方法，其特征在于，所述步骤S3中，每个转速工况下，计算30
‑
50组嵌入维数和时间延迟的平均值，若平均值为非整数，则向上取整，作为该转速下构建摩擦振动信号递归图的嵌入维数和时间延迟。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢鹏飞，李国宾，高宏林，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：