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直升机传动链关键部件故障特征提取技术研究

何德雨  
【摘要】:直升机的运行环境恶劣,自身结构复杂,而传动链作为其不能冗余的单一动力传递通道,如果发生故障,将使直升机面临巨大的安全威胁。因此,针对直升机传动链开展状态监控和故障诊断工作,及时发现其早期损伤显得十分重要。特征提取技术是状态监控与故障诊断的基础,将故障特征信息从采自直升机传动链关键部件的振动信号中有效地提取出来,具有十分重要的意义。 本文受国家自然科学基金“直升机动部件损伤特征信息超完备稀疏表示与重构方法研究”、“直升机传动链累积损伤跟踪与预测的相空间曲变理论与方法研究”和部委级研究项目“XXX旋翼和传动系统的故障预测与健康管理技术”等资助,对基于振动信号分析的直升机传动链关键部件故障特征提取技术进行了研究,主要的研究内容包括: (1)建立滚动轴承和齿轮的故障仿真模型,在此基础上,对滚动轴承和齿轮的典型故障信号进行计算机仿真,为接下来的故障特征提取研究工作提供一部分信号分析基础; (2)以时域同步平均、奇异值分解等几种典型的信号预处理技术为研究对象,主要研究几种典型的降噪技术对消除原始振动信号中的随机噪声的应用效果; (3)研究分别基于原始信号、残余信号、差分信号、带通啮合信号等信号的参数化特征提取技术; (4)分别应用几种典型的图谱分析技术对滚动轴承及齿轮的典型故障实验信号进行分析,重点研究基于EMD的图谱分析方法在特征提取中的应用。 本文遵循“理论研究→仿真分析→实验验证”的研究思路,在对现有的有关直升机传动链关键部件的特征提取技术进行总结梳理的基础上,重点研究了其中的一部分典型技术。通过仿真信号及实验数据验证了文中所提及的故障特征提取技术的有效性,为进一步的状态监控和故障诊断研究工作奠定基础。


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