基于油液监测技术的重型车辆故障诊断研究

摘要

“重型车辆油液监测关键技术研究”是近年国内研究与发展的热点技术之一，是重型车辆状态监测的有效手段。本论文针对某类型特种重型车辆状态监测的实际需求，对重型车辆润滑油中的磨损颗粒进行识别与特征提取，预测传动系统的可靠性寿命，进行传动系统磨损状态故障诊断，提出试验方案，开发专家系统等，目的是给出车辆维护决策，以减少非预期停机损失，降低维修费用。
　　论文首先介绍了油液监测的研究背景及意义，综述了国内外油液监测与故障诊断的研究现状及发展趋势，总结了油液监测手段和内容、故障诊断理论及油液监测的作用。
　　通过对某类型特种重型车辆传动系统的结构、组成元素、磨损模式进行研究，揭示某重型车辆的磨损机理、磨粒特点以及主要故障模式，为进一步研究该车辆的油液监测技术和故障诊断奠定基础。
　　论文基于油液光谱监测数据，建立一套重型车辆参数体系和运行状态监测模型，并运用因子分析理论，对高维的参数体系进行降维处理;根据投影寻踪理论，对降维后的数据进行处理，应用遗传算法进行优化，得到最佳投影方向向量，进而获得综合评价的各因子权重;利用最大熵原理，估计出最无偏概率密度函数和概率分布函数，进而建立车辆监测的诊断标准。
　　论文在分析油液光谱监测特征的基础上，开发铁谱图像处理和识别模块，对光谱分析的不足进行补充。为此对油液监测的铁谱磨粒图像进行了特征提取，并运用改进的灰色关联度模型，对磨粒特征进行降维处理且不改变磨粒特征参数的原始性质;利用K-means聚类算法对油液特征进行二次压缩，在剔除冗余特征、选取有效特征方面提高了计算速度和分类识别率;结合特征聚类，对磨粒进行智能化识别，通过实例验证正确，进而为建立故障知识库提供理论模型。
　　论文提出了基于路面影响因子的油液金属元素浓度预测方法，得到车辆磨损的可靠性寿命;结合重型车辆传动系统故障统计和拆检鉴定分析，得出该型号重型车辆磨损损坏阶段的基本里程，从而确定了该重型车辆的可靠性实车试验方案。
　　最后，论文通过多种软件技术相结合建立了基于不同车型编号的磨损故障诊断系统，该系统实现了油液磨损状态规则的制定以及油样数据磨损状态的诊断，为车辆维护提供了决策。
　　通过本论文的研究内容，将重型车辆油液监测的故障模式、诊断标准、寿命预测及试验方案结合起来，形成一套故障诊断系统，可以对任意重型车辆的油液监测数据进行处理，并提供维护决策，具有较大的工程应用价值。相信在不久的将来，通过发展和完善，可使之逐步走向产业化的道路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 油液监测技术的发展现状

1．2．1 国外油液监测技术的发展现状

1．2．2 我国油液监测技术的发展现状

1．2．3 油液监测手段及其内容

1．2．4 油液监测与故障诊断理论研究现状

1．2．5 油液监测的作用

1．3 本论文的主要研究内容

第二章 重型车辆传动系统磨损特点和故障模式研究

2．1 引言

2．2 重型车辆传动系统结构

2．3 传动系统主要摩擦副和主要元素

2．3．1 主要摩擦副

2．3．2 主要元素

2．4 重型车辆传动系统磨损规律和特点

2．5 重型车辆传动系统的磨损机理及磨粒类型

2．5．1 磨损类型

2．5．2 磨损机理

2．5．3 磨损磨粒分类及其特点

2．6 重型车辆传动系统主要磨损故障模式

2．7 本章小结

第三章 基于光谱分析的重型车辆状态监测技术研究

3．1 引言

3．2 基于油液光谱和PQ监测数据的磨损状态评价指标

3．2．1 发射光谱监测指标的选择

3．2．2 PQ监测指标

3．2．3 状态指示参数模型的建立

3．3 基于油液光谱和PQ监测的磨损状态评价

3．3．1 基于因子分析理论对油液监测数据进行预处理

3．3．2 基于投影寻踪理论和最大熵规则的综合评价方法

3．4 重型车辆磨损状态评价规则

3．4．1 试验数据

3．4．2 基于因子分析对油液监测数据进行降维处理

3．4．3 基于投影寻踪模型对因子得分矩阵进行处理

3．4．4 基于最大熵原理建立评价规则

3．5 本章小结

第四章 油液监测铁谱特征提取及压缩技术研究

4．1 引言

4．2 铁谱图像预处理

4．2．1 将彩色图像转换为灰度图像

4．2．2 复原滤波

4．2．3 图像增强

4．2．4 图像分割

4．2．5 二值化图像形态学的处理

4．2．6 图像目标边界的描述

4．3 铁谱图像数字化特征的提取

4．3．1 磨粒形状特征提取

4．3．2 磨粒纹理特征提取

4．3．3 磨粒颜色特征提取

4．4 铁谱图像数字特征压缩技术

4．4．1 基于灰色关联理论的特征降维处理

4．4．2 基于K-means聚类算法二次特征降维处理

4．5 磨粒识别

4．6 实例分析

4．7 本章小结

第五章 基于油液监测的重型车辆试验方法研究

5．1 引言

5．2 基于油液监测的重型车辆磨合试验研究

5．2．1 重型车辆综合传动磨合特征研究

5．2．2 磨合试验方案研究

5．2．3 试验结果和分析

5．2．4 拆检分析法

5．3 基于路面修正因子的油液光谱监测可靠性研究

5．3．1 重型车辆设计传统试验方案

5．3．2 光谱分析中磨损元素浓度变化曲线修正

5．3．3 基于路面因子光谱浓度加权系数研究

5．3．4 油液光谱磨损元素发展趋势预测研究

5．4 重型车辆传动系统拆检鉴定分析

5．4．1 各部件拆检磨损情况

5．4．2 拆检鉴定结论

5．5 基于油液光谱磨损的重型车辆可靠性试验方案

5．6 本章小结

第六章 基于油液监测的故障诊断系统研究

6．1 引言

6．2 故障诊断系统的功能简介

6．3 故障诊断系统的开发环境

6．3．1 硬件环境

6．3．2 软件环境

6．4 基于车型编号的诊断规则的制定

6．4．1 车型编号识别

6．4．2 制定规则油样数据输入

6．4．3 梯度、极差数据生成

6．4．4 油样数据汇总

6．4．5 因子得分降维处理

6．4．6 基于投影寻踪处理因子得分矩阵

6．4．7 基于最大熵理论建立评价规则

6．5 基于车型编号的油样诊断

6．5．1 诊断油样数据输入

6．5．2 油样数据诊断

6．6 系统开发的相关技术

6．6．1 面向对象技术

6．6．2 ADO编程

6．6．3 VC操纵Excel

6．6．4 使用MATOOM工具的混合编程

6．7 本章小结

结论

参考文献

致谢

博士期间发表的学术论文和重要的科研成果

个人简历

永久通信地址