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摩擦会造成设备整体或零部件磨损,使其运行产生波动和误差,影响工作精度,甚至导致设备无法正常工作。对设备运行过程摩擦状态的监测,有助于及时发现和改善因摩擦产生的不利影响,保证设备安全高效运行。摩擦状态信号的检测方法,直接影响着测量的精度、效率及其应用。设备的工作电流信号与设备负荷状态直接相关,而摩擦又直接影响着设备负荷,与常用的摩擦状态测量方法相比,电流信号在测量、传输、分析等方面具有简单方便等优势,基于工作电流信号实现对设备摩擦状态的监测,对于摩擦状态测量方法的研究与应用都具有重要的理论与现实意义。为了分析利用工作电流信号监测设备摩擦状态的有效性,本文设计了包含摩擦状态信息的工作电流信号采集实验装置,通过采集装置工作过程的电机电流信号,利用多种分析方法研究工作电流信号与设备摩擦状态的关系,主要研究内容包括: (1)摩擦力矩与工作电流的关系分析。电机的电磁转矩本质上与其定子绕组电流产生的磁场直接相关,当包含摩擦力矩的负载变化时,电机电磁转矩就会产生相应变化。本文通过分析设备在运行过程中摩擦力矩与工作电流的关系,为阐明可以利用驱动设备工作的电机电流信号分析设备摩擦力矩的变化,进而分析设备摩擦状态提供理论依据。 (2)基于工作电流的摩擦信号采集实验装置设计。由于润滑条件、过程等方面的差异,同一设备的不同摩擦副的摩擦状态变化曲线往往并不相同,多个摩擦副相互影响会干扰利用工作电流信号对设备摩擦状态的分析,为了尽可能减少此类影响因素,实验装置设计时,主要考虑了“单一”摩擦的设计方案,在结构上有利于非测试对象摩擦副尽可能保持一种稳定的摩擦状态,以减少其对测试对象摩擦状态的干扰。在此基础上,设计并制作了实验装置,采集了一批实验装置工作电流数据。 (3)包含摩擦状态信息的工作电流信号分析。由于时域分析实现工作电流信号与摩擦状态之间的联系比较困难,所以考虑利用小波分析在非平稳信号分析和处理方面的优势、小波包分析对信号的更精细分解以及 Hilbert变换可得到信号复包络等特点,分别对采集于实验装置的工作电流数据进行分析,提取反映摩擦状态的特征信息,研究工作电流与摩擦状态的关系。同时,讨论了不同分析方法的特点与效果。