缸套-活塞环摩擦副磨合过程摩擦振动混沌特征分析

摘要

磨合是柴油机制造和大修过程中的一道重要工序，磨合对柴油机的后续使用具有十分重要的影响，磨合质量的优劣会直接影响到柴油机的使用寿命和可靠性。客观、准确地提取柴油机磨合过程中的变化特征，及时掌握磨合的运行状态，对提高柴油机磨合质量、缩短磨合时间、降低磨合成本具有重要意义。
　　在缸套-活塞环摩擦副的磨合磨损过程中，摩擦振动信号蕴含了大量的反映摩擦副运行状态的信息。因此，可以通过分析摩擦振动信号来评估摩擦副的磨合磨损过程。本文以缸套-活塞环摩擦副为研究对象，用CFT-1型多功能材料表面综合性能测试仪进行磨合磨损试验，通过INV-3062T2型信号采集仪采集磨合磨损过程中的摩擦振动信号，应用谐波小波包对磨合过程中的振动信号进行降噪处理，在此基础上，应用混沌理论对摩擦振动信号进行分析。得到主要结论如下:
　　(1)应用主分量分析及最大Lyapunov指数对磨合过程摩擦振动信号进行混沌特征识别，结果表明，摩擦振动信号的主分量图像过定点且斜率负，摩擦振动信号的最大Lyapunov指数为正值，因此磨合过程摩擦振动信号具有混沌特征。
　　(2)应用最大yapunov指数及混沌吸引子，对磨合磨损过程摩擦振动信号的混沌特征变化进行分析，结果表明，磨合过程摩擦振动信号的最大Lyapunov指数逐渐上升，从开始时0.0019上升至0.035，随着磨合的结束摩擦副进入到正常磨损过程，最大Lyapunov指数逐渐稳定，并围绕0.04上下波动;磨合过程，摩擦振动信号的混度吸引子逐渐收敛，至正常磨损过程，混度吸引子开始平稳，此过程吸引子半径基本不变。因此，最大Lyapunov指数及混沌吸引子，可以反映摩擦副磨合磨损过程的磨损状态。
　　(3)应用最大Lyapunov指数及混沌吸引子，对于摩擦过程摩擦振动信号的混沌特征变化进行分析，结果表明，随着干摩擦的进行，摩擦副振动能量的增大，最大Lyapunov指数下降，从开始时0.04逐渐降低至0.0019;混度吸引子从收敛状态开始发散，轨迹半径与干摩擦开始时相比增大明显。因此，最大Lyapunov指数及混沌吸引子，同样可以反映摩擦副干摩擦过程的磨损状态。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 缸套-活塞环摩擦副磨合研究现状

1．3 振动信号处理方法研究现状

1．3．1 时域分析法

1．3．2 频域分析法

1．3．3 时频分析法

1．3．4 混沌理论

1．4 论文主要内容

第二章 摩擦振动特征提取方法

2．1 摩擦振动信号降噪方法

2．1．1 信号预处理

2．1．2 谐波小波降噪

2．2 相空间重构

2．2．1 重构相空间及Takens定理

2．2．2 C-C法求时间延迟τ和嵌入维m

2．3 混沌吸引子

2．3．1 吸引子

2．3．2 Lorenz吸引子

2．4 摩擦振动混沌特征提取方法

2．4．1 主分量分析法

2．4．2 Lyapunov指数法

2．5 本章小结

第三章 摩擦副磨合磨损试验设计

3．1 设备和仪器

3．1．1 多功能摩擦磨损试验机

3．1．2 摩擦振动信号采集仪

3．1．3 加速度传感器

3．2 试验设计

3．2．1 试样准备

3．2．2 试验方案

3．3 本章小结

第四章 磨合过程摩擦振动混沌特征识别

4．1 混沌特征的判别方法

4．1．1 相空间重构

4．1．2 主分量分析法

4．1．3 最大lyapunov指数法

4．2 磨合过程摩擦振动信号混沌特征识别

4．2．1 摩擦振动信号的降噪

4．2．2 磨合过程摩擦振动信号的混沌特征分析

4．3 本章小结

第五章 磨合磨损过程摩擦振动信号混沌特征变化分析

5．1 摩合磨损过程与干摩擦过程摩擦系数变化分析

5．1．1 摩合磨损过程摩擦系数变化分析

5．1．2 干摩擦过程摩擦系数变化分析

5．2 磨合磨损过程混沌特征的变化分析

5．2．1 主分量分析

5．2．2 最大lyapunov指数变化分析

5．2．3 混沌吸引子变化分析

5．3 干摩擦过程系统混沌特征的变化

5．3．1 主分量分析

5．3．2 最大lyapunov指数变化分析

5．3．3 混沌吸引子变化分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文主要结论

6．2 论文展望

参考文献

致谢

作者简介