一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法，屬于摩擦學(xué)研究領(lǐng)域。一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法，包括下述步驟：采集磨損表面的法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)；利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分解，得到不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)；對(duì)不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，然后提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)；重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)，即可獲得檢測(cè)出的法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)。該方法應(yīng)用諧波小波包變換對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻段進(jìn)行精細(xì)分解，將噪聲和微弱摩擦振動(dòng)信號(hào)分解在不同頻段上，實(shí)現(xiàn)二者的分離；通過(guò)法向和切向信號(hào)的互相關(guān)分析，自動(dòng)檢測(cè)出微弱的摩擦振動(dòng)信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法，屬于摩擦學(xué)研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 磨損是造成機(jī)械零件失效和材料損耗的主要原因。具統(tǒng)計(jì)，摩擦消耗掉全世界1/3 的一次性能源，約有80%的機(jī)械零部件都是因磨損而失效，50%以上的機(jī)械設(shè)備的惡性事 故起因于潤(rùn)滑失效和過(guò)度磨損。為保障機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行，必須準(zhǔn)確評(píng)價(jià)摩擦副材料的 摩擦學(xué)性能，揭示材料的磨損機(jī)理，正確運(yùn)用摩擦學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理維護(hù)與保養(yǎng)。2006年我國(guó) 消耗在摩擦、磨損和潤(rùn)滑方面的資金估計(jì)為9500億元，如果正確運(yùn)用摩擦學(xué)知識(shí)，通過(guò)節(jié) 能、降耗和減排，估計(jì)可以節(jié)省人民幣3270億元，占2006年我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP)的 1.55 %。因此，材料摩擦學(xué)性能的研究無(wú)論是對(duì)機(jī)械的節(jié)能減耗、合理運(yùn)行，還是對(duì)生產(chǎn)的 經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性均具有重要的意義。
[0003] 材料摩擦學(xué)性能的評(píng)價(jià)通常借助摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)取摩擦副磨損過(guò)程中產(chǎn)生的 摩擦學(xué)特征信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前，通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)取的摩擦學(xué)特征信息如摩擦系數(shù)、磨 損量、磨損表面形貌等均不能反映摩擦副磨損過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息，難以滿(mǎn)足高速條件下材 料摩擦學(xué)性能的研究。摩擦振動(dòng)是摩擦副摩擦磨損過(guò)程中產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象，蘊(yùn)涵著反 映摩擦副磨損狀態(tài)變化的摩擦學(xué)信息和動(dòng)力學(xué)信息，其信號(hào)可實(shí)時(shí)在線(xiàn)采集，而不影響摩 擦副的運(yùn)行。因此，摩擦振動(dòng)是材料摩擦學(xué)性能研究十分重要的特征信息。然而，摩擦振動(dòng) 是低信噪比的微弱信號(hào)，具有時(shí)頻變化的特點(diǎn)。在摩擦副實(shí)際運(yùn)行中，摩擦振動(dòng)信號(hào)往往被 強(qiáng)背景噪聲所掩蓋，帶有強(qiáng)背景噪聲的摩擦振動(dòng)信號(hào)難以客觀(guān)地反映摩擦副的磨損狀態(tài)。 因此，如何識(shí)別和提取摩擦振動(dòng)信號(hào)尤為關(guān)鍵。目前微弱信號(hào)的檢測(cè)方法如頻譜分析、小波 分析、獨(dú)立分量分析等均難以實(shí)現(xiàn)摩擦振動(dòng)信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別與提取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)的檢測(cè)方法，結(jié)合小 波的多分辨率和互相關(guān)分析自動(dòng)地從背景噪聲中檢測(cè)出時(shí)頻變化的微弱摩擦振動(dòng)信號(hào)。該 方法可操作性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)。
[0005] -種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法，包括下述步驟：
[0006] ①采集磨損表面的法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)，其中，采樣頻率20~30KHZ，采 樣間隔1~5Hz;
[0007] ②利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行6~8層分解，分解至64 ~256個(gè)頻段，得到不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)；
[0008] ③對(duì)不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，選用下述公式計(jì)算互相關(guān) 系數(shù);然后提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)：
[0010] 式中，n-信號(hào)米樣點(diǎn)數(shù);X-切向振動(dòng)信號(hào);y-法向振動(dòng)信號(hào)；
[0011] ④重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)，即可獲得檢測(cè)出的法向和切 向摩擦振動(dòng)信號(hào)。
[0012] 上述技術(shù)方案中，步驟①中，所述磨損表面的法向指與摩擦副表面垂直的方向；所 述磨損表面的切向指與摩擦副運(yùn)行方向平行的方向。
[0013] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選所述步驟①中，采樣頻率25.6KHZ，采樣間隔1Hz。
[0014] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選所述步驟②中，所述步驟②中，利用諧波小波包變換對(duì)采集 的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行7層分解，分解至128個(gè)頻段，得到不同頻段的法向和切向振動(dòng) 信號(hào)。
[0015] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選所述步驟①中磨損表面的法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)按 如下方式采集：
[0016] 將三軸加速度傳感器安裝在摩擦副非磨損面上，并與磨損表面垂直;應(yīng)用集成了 放大器和A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集裝置采集三軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)，獲得磨損表面的法向振 動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所述方法應(yīng)用諧波小波包變換對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻段進(jìn) 行精細(xì)分解，將噪聲和微弱摩擦振動(dòng)信號(hào)分解在不同頻段上，實(shí)現(xiàn)二者的分離;通過(guò)法向和 切向信號(hào)的互相關(guān)分析，自動(dòng)檢測(cè)出微弱的摩擦振動(dòng)信號(hào)。該方法可操作性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1本發(fā)明所述摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法的流程示意圖；
[0019] 圖2諧波小波包頻域分解示意圖，圖中：B-分析頻帶帶寬；fn-信號(hào)的最高分析頻 率;s-頻段數(shù);j-諧波小波包分解層數(shù)；
[0020] 圖3摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，附圖標(biāo)記如下：1加載裝置;2力傳感器;3三軸加速度傳感器； 4電機(jī);5a銷(xiāo)試樣;5b球試樣;6盤(pán)試樣;7信號(hào)米集系統(tǒng);8CPU;
[0021 ]圖4銷(xiāo)-盤(pán)摩擦副:5a銷(xiāo)試樣;6盤(pán)試樣；
[0022] 圖5球-盤(pán)摩擦副:5b球試樣;6盤(pán)試樣；
[0023] 圖6實(shí)施例1于步驟1采集的某一時(shí)刻的GCrl5_高熵合金摩擦副磨損過(guò)程中的振動(dòng) 信號(hào)：（a)切向振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波 形；（d)法向振動(dòng)信號(hào)的頻譜；
[0024] 圖7實(shí)施例lGCrl5_高熵合金摩擦副磨損過(guò)程中檢測(cè)出的圖6所述時(shí)刻的摩擦振動(dòng) 信號(hào)：（a)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向摩擦振動(dòng) 信號(hào)的時(shí)域波形；（d)法向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；
[0025] 圖8實(shí)施例lGCrl 5-高熵合金摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子，a~f分 別為摩擦開(kāi)始、2min、4min、6min、8min、10min時(shí)摩擦副磨損過(guò)程中切向摩擦振動(dòng)信號(hào)混純 吸引子;j~1分別為摩擦開(kāi)始、2min、4min、6min、8min、10min時(shí)摩擦副磨損過(guò)程中法向摩擦 振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子；
[0026] 圖9實(shí)施例2GCrl5_鑄鐵摩擦副磨損過(guò)程中某一時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)：（a)切向振動(dòng)信 號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（d)法向振動(dòng)信號(hào) 的頻譜；
[0027]圖10實(shí)施例2GCrl5_鑄鐵摩擦副磨損過(guò)程中檢測(cè)出圖9所述時(shí)刻的摩擦振動(dòng)信號(hào)： (a)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向摩擦振動(dòng)信號(hào)的 時(shí)域波形；（d)法向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；
[0028]圖11實(shí)施例2GCrl5_鑄鐵摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子，a~g分別 為摩擦開(kāi)始、lOmin、20min、30min、40min、50min、60min時(shí)摩擦副磨損過(guò)程中摩擦切向振動(dòng) 信號(hào)混純吸引子;h~n分別為摩擦開(kāi)始、lOmin、20min、30min、40min、50min、60min時(shí)摩擦副 磨損過(guò)程中摩擦法向振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子；
[0029] 圖12實(shí)施例3缸套-活塞環(huán)摩擦副磨損過(guò)程中某一時(shí)刻的振動(dòng)信號(hào)：（a)切向振動(dòng) 信號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（d)法向振動(dòng)信 號(hào)的頻譜；
[0030] 圖13實(shí)施例3缸套-活塞環(huán)摩擦副磨損過(guò)程中檢測(cè)出圖12所述時(shí)刻的摩擦振動(dòng)信 號(hào)：（a)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形；（b)切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；（c)法向摩擦振動(dòng)信 號(hào)的時(shí)域波形；（d)法向摩擦振動(dòng)信號(hào)的頻譜；
[0031] 圖14實(shí)施例3缸套-活塞環(huán)摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)信號(hào)混沌吸引子，a~e分別 為摩擦開(kāi)始、1〇11^ 11、2〇111111、3〇111111、4〇111111時(shí)摩擦副磨損過(guò)程中摩擦切向振動(dòng)信號(hào)混沌吸引 子;f~j分別為摩擦開(kāi)始、l〇min、20min、30min、40min時(shí)摩擦副磨損過(guò)程中摩擦法向振動(dòng)信 號(hào)混沌吸引子。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以 任何方式限制本發(fā)明。
[0033] 下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法;所述試劑和材料，如 無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0034]下述實(shí)施例中摩擦副摩擦磨損試驗(yàn)在高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)試驗(yàn) 機(jī))上進(jìn)行。如圖3所示，所述試驗(yàn)機(jī)通過(guò)加載裝置1實(shí)現(xiàn)摩擦副銷(xiāo)試樣5a(或球試樣5b)與盤(pán) 試樣6之間加載;摩擦副銷(xiāo)試樣5a(或球試樣5b)與盤(pán)試樣6通過(guò)電機(jī)4實(shí)現(xiàn)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng);力 傳感器2固定于加載裝置1與摩擦副銷(xiāo)試樣5a(或球試樣5b)的夾具間；三軸加速度傳感器3 固定于摩擦副盤(pán)試樣6的非磨損面(在下述實(shí)施例中，摩擦副盤(pán)試樣6的非磨損面為其下表 面）；三軸加速度傳感器3采集的振動(dòng)信號(hào)通過(guò)DASP信號(hào)采集系統(tǒng)7實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)。
[0035] 實(shí)施例lGCrl5_高熵合金摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)檢測(cè)
[0036] 摩擦副摩擦磨損試驗(yàn)在高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。 采用球-盤(pán)摩擦副（即摩擦副試樣為球試樣5b，摩擦副試樣為盤(pán)試樣6，其他實(shí)施例也采用相 同的表達(dá)方式），如圖5所不。球試樣5b材料為GCrl 5，盤(pán)試樣6材料為高熵合金，潤(rùn)滑方式為 有油潤(rùn)滑，摩擦副平均滑動(dòng)線(xiàn)速度O.lm/s。三軸加速度傳感器3為356A16型ICP傳感器(PCB PIEZOTRONICS Company)，信號(hào)采集系統(tǒng)7為DASP信號(hào)采集系統(tǒng)（東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究 所)。
[0037] 在具體實(shí)施中，一種摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)的檢測(cè)方法按照下面步驟進(jìn)行：
[0038] 步驟1將三軸加速度傳感器3安裝在摩擦副盤(pán)試樣6的非磨損面上，并與磨損表面 垂直，本例安裝在盤(pán)試樣6的下端面，如圖3所示；
[0039] 步驟2應(yīng)用集成了放大器和A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集裝置采集三軸加速度傳感器3測(cè)取 法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)，每間隔2min米集一次振動(dòng)信號(hào)，米樣頻率25.6KHz，米樣間 隔1Hz，并將采集的振動(dòng)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；
[0040] 步驟3利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行7層分解，分解至 128個(gè)頻段，每個(gè)頻段帶寬為100Hz，分析頻率12.8Hz;
[0041 ]步驟4對(duì)不同頻段的法向和切向信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，選用公式
計(jì)算互相關(guān)系數(shù)，式中n-信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù);x-切向振動(dòng)信 號(hào);y-法向振動(dòng)信號(hào);提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)；
[0042]步驟5重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)，即可獲得檢測(cè)出的法向和切 向摩擦振動(dòng)信號(hào)。
[0043] 通過(guò)上述方法檢測(cè)出的法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映摩擦副磨損過(guò)程 中的動(dòng)態(tài)信息。利用混沌理論得到的摩擦副磨損過(guò)程中法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸 引子，如圖7所示。圖8為檢測(cè)出的摩擦副磨損過(guò)程中法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引 子，可以看出，摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引子呈現(xiàn)逐漸收縮并趨于穩(wěn)定的變化，反映了摩擦副 從磨合磨損到穩(wěn)定磨損的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。
[0044] 實(shí)施例2 GCrl5-鑄鐵摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)檢測(cè)
[0045] 摩擦副摩擦磨損試驗(yàn)在高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。 采用球-盤(pán)摩擦副，如圖5所示。球試樣5b材料為GCrl5,盤(pán)試樣6材料為鑄鐵，潤(rùn)滑方式為有 油潤(rùn)滑，摩擦副平均滑動(dòng)線(xiàn)速度0.08m/s。三軸加速度傳感器3為356A16型ICP傳感器，信號(hào) 采集系統(tǒng)7為DASP信號(hào)采集系統(tǒng)。
[0046] 在具體實(shí)施中，一種摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)的檢測(cè)方法按照下面步驟進(jìn)行：
[0047] 步驟1將三軸加速度傳感器3安裝在摩擦副盤(pán)試樣6的非磨損面上，并與磨損表面 垂直，本例安裝在盤(pán)試樣的下端面，如圖3所示；
[0048]步驟2應(yīng)用集成了放大器和A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集裝置采集三軸加速度傳感器3測(cè)取 法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)，每間隔lOmin米集一次振動(dòng)信號(hào)，米樣頻率25.6KHz，米樣間 隔1Hz，并將采集的振動(dòng)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；
[0049] 步驟3利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行7層分解，分解至 128個(gè)頻段，每個(gè)頻段帶寬為100Hz，分析頻率12.8Hz;
[0050] 步驟4對(duì)不同頻段的法向和切向信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，選用公式
計(jì)算互相關(guān)系數(shù)，式中n-信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù);x-切向振動(dòng)信 號(hào);y-法向振動(dòng)信號(hào);提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)；
[0051] 步驟5重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)，即可獲得法向和切向摩擦振 動(dòng)信號(hào)。
[0052] 通過(guò)上述方法檢測(cè)出的法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映摩擦副磨損過(guò)程 中的動(dòng)態(tài)信息。圖11為檢測(cè)出的摩擦副磨損過(guò)程中法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引 子，可以看出，摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引子呈現(xiàn)逐漸趨于穩(wěn)定的變化，反映了摩擦副從磨合 磨損到穩(wěn)定磨損的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。
[0053]實(shí)施例3缸套-活塞環(huán)摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)檢測(cè)
[0054] 摩擦副摩擦磨損試驗(yàn)在高速往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。 采用銷(xiāo)-盤(pán)摩擦副，如圖4所示。銷(xiāo)試樣5a材料為船用柴油機(jī)活塞環(huán)，盤(pán)試樣6材料為船用柴 油機(jī)缸套，潤(rùn)滑方式為有油潤(rùn)滑，摩擦副平均滑動(dòng)線(xiàn)速度O.lm/s。三軸加速度傳感器3為 356A16型ICP傳感器，信號(hào)采集系統(tǒng)為DASP信號(hào)采集系統(tǒng)。
[0055] 在具體實(shí)施中，一種摩擦副磨損過(guò)程中摩擦振動(dòng)的檢測(cè)方法按照下面步驟進(jìn)行：
[0056] 步驟1將三軸加速度傳感器3安裝在摩擦副盤(pán)試樣6的非磨損面上，并與磨損表面 垂直，本例安裝在盤(pán)試樣的下端面，如圖4所示；
[0057] 步驟2應(yīng)用集成了放大器和A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集裝置采集三軸加速度傳感器3測(cè)取 法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)，每間隔lOmin米集一次振動(dòng)信號(hào)，米樣頻率25.6KHz，米樣間 隔1Hz，并將采集的振動(dòng)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存；
[0058] 步驟3利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行7層分解，分解至 128個(gè)頻段，每個(gè)頻段帶寬為100Hz，分析頻率12.8Hz;
[0059] 步驟4對(duì)不同頻段的法向和切向信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，選用公式
:計(jì)算互相關(guān)系數(shù)，式中n-信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù);x-切向振動(dòng)信 號(hào);y-法向振動(dòng)信號(hào)。提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)；
[0060] 步驟5重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向信號(hào)，即可獲得法向和切向摩擦振 動(dòng)信號(hào)。
[0061] 通過(guò)上述方法檢測(cè)出的法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映摩擦副磨損過(guò)程 中的動(dòng)態(tài)信息。圖13為檢測(cè)出的摩擦副磨損過(guò)程中法向和切向摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引 子，可以看出，摩擦振動(dòng)信號(hào)的混沌吸引子呈現(xiàn)逐漸趨于穩(wěn)定的變化，反映了摩擦副從磨合 磨損到穩(wěn)定磨損的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種摩擦副磨損過(guò)程摩擦振動(dòng)檢測(cè)方法，包括下述步驟： ① 采集磨損表面的法向振動(dòng)信號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)，其中，采樣頻率20~30KHz，采樣間 隔1~5Hz; ② 利用諧波小波包變換對(duì)采集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行6~8層分解，分解至64~ 256個(gè)頻段，得到不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)； ③ 對(duì)不同頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，選用下述公式計(jì)算互相關(guān)系 數(shù);然后提取互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)：式中，n-信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù);x-切向振動(dòng)信號(hào);y-法向振動(dòng)信號(hào)； ④ 重構(gòu)互相關(guān)系數(shù)最大頻段的法向和切向振動(dòng)信號(hào)，即可獲得檢測(cè)出的法向和切向摩 擦振動(dòng)信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟①中，采樣頻率25.6KHz，采樣間 隔 lHz〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟②中，利用諧波小波包變換對(duì)采 集的法向和切向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行7層分解，分解至128個(gè)頻段，得到不同頻段的法向和切向振 動(dòng)信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟①中磨損表面的法向振動(dòng)信號(hào)和 切向振動(dòng)信號(hào)按如下方式采集： 將三軸加速度傳感器安裝在摩擦副非磨損面上，并與磨損表面垂直;應(yīng)用集成了放大 器和A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集裝置采集三軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)，獲得磨損表面的法向振動(dòng)信 號(hào)和切向振動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N19/00GK106053275SQ201610346114
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】柳霆, 李國(guó)賓, 邢鵬飛
【申請(qǐng)人】大連海事大學(xué)