潤(rùn)滑油路磨損顆粒靜電在線監(jiān)測(cè)及識(shí)別技術(shù)研究.pdf

1、潤(rùn)滑油路顆粒靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)比傳統(tǒng)的振動(dòng)、溫度等監(jiān)測(cè)方法能夠更早地發(fā)現(xiàn)部件性能退化，為維修決策提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)信息，因此，開(kāi)展?jié)櫥吐奉w粒在線靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究具有重要意義。為了提高潤(rùn)滑油路顆粒在線靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)的顆粒分辨能力，同時(shí)，為潤(rùn)滑油路顆粒在線監(jiān)測(cè)試驗(yàn)提供理論依據(jù)，完善靜電監(jiān)測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)，本文對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑油路磨粒在線靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）理論性研究。在完善傳感器的物理模型和相應(yīng)電

2、路的基礎(chǔ)上，利用庫(kù)侖定律與高斯定理，建立了磨粒在線靜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)顯式表達(dá)式清晰地表明了磨粒攜帶的電量與靜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出之間的關(guān)系，直觀地表明影響靜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出的因素。
　　（2）提出了基于具有時(shí)間不變特性的靜態(tài)離散小波變換與峭度相結(jié)合的磨粒靜電感應(yīng)信號(hào)的分辨方法。針對(duì)采集信號(hào)中含有的工頻及其諧波干擾與振動(dòng)偽信號(hào)，采用梳狀濾波器去除工頻及其諧波干擾，并提出了基于靜態(tài)離散小波變換與峭度相結(jié)合的方法去除振動(dòng)偽信號(hào)，提高

3、分辨磨粒靜電感應(yīng)信號(hào)的能力。為了驗(yàn)證所提方法的有效性，對(duì)模擬監(jiān)測(cè)試驗(yàn)中的采集信號(hào)采用該方法進(jìn)行了處理，結(jié)果表明所提方法能夠有效地同時(shí)去除振動(dòng)偽信號(hào)與背景噪聲，提高了磨粒在線靜電監(jiān)測(cè)的分辨率，同時(shí)還表明在線靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)具有分辨金屬顆粒和非金屬顆粒的能力。
　?。?）建立了靜電監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)電壓與顆粒粒徑間的定量關(guān)系。設(shè)計(jì)了靜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)與顆粒粒徑關(guān)系的試驗(yàn)平臺(tái)，并利用此平臺(tái)進(jìn)行了試驗(yàn)，利用試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，通過(guò)最小二乘曲線擬合的

4、方法建立了這兩者的函數(shù)關(guān)系。同時(shí)，在不同試驗(yàn)載荷、試驗(yàn)材料及油流速率下，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)顆粒的等效粒徑與系統(tǒng)輸出的關(guān)系進(jìn)行了分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明試驗(yàn)載荷越大，相同等效粒徑的顆粒所產(chǎn)生的輸出就越大；而不同材料的擬合曲線也是有區(qū)別的；對(duì)于相同材料和載荷而言，油流速率基本不影響靜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出與顆粒等效粒徑間的關(guān)系。
　?。?）對(duì)靜電監(jiān)測(cè)傳感器的空間分辨率，即對(duì)帶不同電荷的顆粒沿不同徑向位置同時(shí)經(jīng)過(guò)傳感器的感應(yīng)區(qū)域的情況進(jìn)行了分析。通過(guò)試驗(yàn)研究

5、，發(fā)現(xiàn)粒徑相同且?guī)嗤姾傻念w粒在沿不同徑向位置同時(shí)經(jīng)過(guò)傳感器的感應(yīng)區(qū)域時(shí)系統(tǒng)的輸出并不相同，由此引入了空間靈敏度的概念并建立了解析函數(shù)，并對(duì)靜電傳感器的空間感應(yīng)場(chǎng)與空間濾波特性進(jìn)行了研究與分析，建立了靜電監(jiān)測(cè)傳感器的截止頻率與傳遞函數(shù)曲線峰—峰值時(shí)間差的定量關(guān)系，從而找出影響靜電監(jiān)測(cè)傳感器截止頻率的因素，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析，同時(shí)運(yùn)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，假設(shè)了等效徑向位置與等效電荷量的概率密度函數(shù)，建立了系統(tǒng)輸出的概

6、率分布函數(shù)。根據(jù)獲得的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取包含監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的一個(gè)鄰域，在該鄰域上計(jì)算系統(tǒng)輸出落在該區(qū)域的概率。若得到的概率較大，則該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)予以保留，并且根據(jù)相應(yīng)的聯(lián)合概率密度函數(shù)獲得等效顆粒出現(xiàn)在徑向位置區(qū)間?1且等效電荷量在區(qū)間?2上的概率，即為用概率表示的靜電監(jiān)測(cè)傳感器的空間分辨率。
　?。?）對(duì)靜電監(jiān)測(cè)傳感器的時(shí)間分辨率，即對(duì)帶不同電荷的顆粒沿不同徑向位置先后經(jīng)過(guò)傳感器的感應(yīng)區(qū)域的情況進(jìn)行了分析。依據(jù)帶電顆粒靜電監(jiān)測(cè)信號(hào)的理論

7、圖形對(duì)不同探極長(zhǎng)度與軸向直徑的傳感器感應(yīng)區(qū)域的軸向長(zhǎng)度進(jìn)行了計(jì)算分析，發(fā)現(xiàn)了在不同的探極尺寸、相同長(zhǎng)徑比（探極軸向長(zhǎng)度與徑向直徑的比）下感應(yīng)區(qū)域的軸向長(zhǎng)度與探極軸向長(zhǎng)度的差再與探極軸向長(zhǎng)度的比是不變的，依據(jù)理論數(shù)據(jù)建立了感應(yīng)區(qū)域的軸向長(zhǎng)度、探極的軸向長(zhǎng)度以及探極長(zhǎng)徑比這三者之間的函數(shù)關(guān)系，并設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)裝置，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)傳感器感應(yīng)區(qū)域的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果表明了所建函數(shù)關(guān)系的正確性，并由此定義了靜電監(jiān)測(cè)傳感器的顆粒最大檢測(cè)率，即