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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
自从1991年第一架装有认证HUMS（HUMS，Health and Usage Monitoring System）的直升机在北海（the North Sea）商业飞行以来，直升机HUMS得到了广泛的应用，大大降低了直升机事故率。目前，欧美等发达国家的直升机都配有HUMS系统。然而，我国至今没有成熟的HUMS系统，所以研究适合我国直升机的HUMS系统迫在眉睫。对于减少我国直升机事故率，提高出勤率，保障机上人员的安全具有重要意义。直升机传动系统，包括减速器、传动轴及连轴节等零部件，承担将功率从发动机传至旋翼毂、及附件的功能。基于振动信号的直升机传动系统健康和使用监测系统是直升机HUMS的重要组成部分。为此本文重点研究了以下内容：1. 含有间隙、摩擦以及时变刚度的正常齿轮传动与故障齿轮传动的非线性动力学统一模型研究。提出了齿轮故障因子，为齿轮非线性动力学统一模型描述齿轮正常振动与故障振动提供了方便。针对齿轮减速器齿轮点蚀和断齿故障，建立了考虑直齿轮摩擦和间隙以及变刚度的直齿轮非线性振动方程，齿轮刚度的变化可以反映齿轮点蚀和断齿故障。研究了点蚀和断齿故障时，齿轮稳态振动信号的特点。得出了点蚀和断齿故障时，齿轮振动的理论特征。2. 基于谐响应分析的传感器优化布局。研究了多自由度的振动数学模型，通过系统的故障频率来确定振动传感器的安装位置，提出了一种基于故障频率敏感的振动传感器优化布局方法，建立了直升机中减速器机匣有限元模型。利用谐响应分析方法，对中减速器机匣施加一故障激励信号。研究表明，机匣的不同位置对激励信号响应的振动幅值明显不同，齿轮故障时往往在啮合频率及其倍频处形成以转频为间隔的边频带，对该边频响应振幅最大的位置就是振动传感器安装的最佳位置,并提出了振动传感器优化布局函数。该方法同样适用于直升机传动系统其它部件的振动传感器位置选择，也适用于其它旋转机械的振动监测。3. 齿轮故障演化的能量迁移研究。由于齿轮运行过程中，正常齿轮与故障齿轮信号差别较大，而不同的原子框架对振动信号特征的表征能力不同，因此提出自适应小波框架分解方法，齿轮振动故障分析时可以自适应选取合适的小波框架。利用自适应原子框架分解方法，采用时频联合分析，通过试验，研究齿轮各种状态下的振动信号及其能量迁移的特点，包括正常齿轮、齿轮单个齿点蚀、齿轮间隔齿点蚀、齿轮单个断齿以及齿轮间隔断齿等，并得出齿轮故障演化的能量迁移规律。研究了齿轮处在不同状态，振动能量分布特点：随着故障程度的加大，能量沿着频带发生迁移。进而通过齿轮振动能量的分布，可以确定齿轮的故障状态以及进行故障定位。4. 直升机旋翼试验台试验研究。直升机旋翼试验台是进行旋翼试验和传动系统相关部件性能研究的重要平台。为了满足试验要求需要动力系统提供需要的动力，马达提供需要的转速。为此，研制了基于西门子S7-200PLC的油源控制系统以及基于MOOG M3000的马达控制器。利用传递矩阵的方法分析了直升机旋翼试验台传动系统的振动特性，包括旋传动系统扭转振动和横向振动。通过对旋翼试验台传动系统的扭转振动分析，获得了传动系统扭转振动模态及各阶模态的振型；通过对试验台传动系统的横向振动分析，得到了传动系统横向振动各阶固有频率，以及横向振动与试验台支承刚度的关系。通过试验，使旋翼转速从200rpm升到960rpm时，测量旋翼试验台的x，y，z向振动，旋翼转速经过试验台共振区到达960rpm后，稳定运行2-3秒，试验台振动发散，振动峰值达到4g左右，该回转频率正对应于横向振动的一阶固有频率。根据对旋翼试验台传动系统的扭转和横向振动分析，确定是由于试验台主轴的支承刚度不够导致振动发散，并给出解决此类故障的方法。 |
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发表于 2022-8-30 12:15:44
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