中介轴承局部缺陷故障机理及复杂路径下特征提取方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702177
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0706.转子动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The inter-shaft bearing is widely used in high performance aero-engine. It works between the high and low pressure rotors with high speed, high temperature, high load and poor lubrication problems, causing aero-engine malfunctions. At present, the local fault mechanism of the inter-shaft bearing is not clear and the fault feature extraction method under complex path is still not perfect. In order to solve the two problems mentioned above, this paper studies from the following three aspects: theoretical research, experimental research and numerical simulation. At first, establish the local defect dynamic model of inter-shaft bearing considering the influence of lubrication oil film, then obtain the influence of local defect size, position, load, speed and lubricating oil film parameters on the fault characteristic parameters combined with simulation and experiment results, finally the local fault mechanism for inter-shaft bearing under complex path would be clarified. Through theoretical analysis and formula derivation, information exergy theory would be improved. The internal relationship between the local fault form of the inter-shaft bearing and the information exergy will be made clear. Information of Acoustic emission and vibration signals for local defects of inter-shaft bearing is integrated. A method of feature extraction for local defects of inter-shaft bearing under complex path is established. The methods of this project would provide theoretical basis for the realization of inter-shaft bearing fault diagnosis in the engine state and the development of engine condition monitoring technology.
高性能航空发动机支承方案中普遍采用中介轴承结构。中介轴承工作于高、低压转子之间,具有高转速、高温度、高负荷和润滑不良等特点极易发生故障。目前,中介轴承局部缺陷故障机理尚不明了,复杂路径下故障特征提取非常困难。本项目针对上述两个问题,从理论分析、实试验研究和数值模拟三方面开展研究。建立考虑油膜润滑影响的中介轴承局部缺陷故障动力学模型,结合动力学仿真分析和实验结果获取局部缺陷尺寸、位置,载荷、转速和润滑油膜参数对故障特征参数的影响规律,阐明中介轴承局部缺陷故障机理。通过理论分析和公式推导完善信息(火用)理论。理清中介轴承局部缺陷故障形式与信息(火用)之间的内在联系。实现中介轴承局部缺陷故障声发射和振动信号的信息融合。建立基于信息(火用)的复杂路径下中介轴承局部缺陷故障特征提取方法。本项目的研究成果将为实现发动机整机状态下的中介轴承故障诊断和状态监测提供理论基础和新方法。

结项摘要

中介轴承工作于高、低压转子之间,是航空发动机支承传动系统的关键部件。其具有高转速、高温、高负荷且润滑不良等问题极易发生故障。中介轴承一旦发生故障将对发动机造成灾难性后果。对于中介轴承局部缺陷故障机理认识不清和复杂路径下故障特征提取困难是造成发动机在中介轴承设计和使用阶段无法避免和识别故障的主要原因。本项目针对上述两个问题,从理论分析、实试验研究和数值模拟三方面开展研究。首先建立考虑润滑影响和时变位移激励的中介轴承局部缺陷故障动力学模型,基于该模型进行仿真分析,并结合局部缺陷模拟实验研究中介轴承典型故障的时域参数和频域故障特征。采用所建立模型分析了中介轴承微弱故障的演变规律,获取了不同工作状态下故障特征参数的变化规律,揭示中介轴承局部缺陷故障机理。其次,从信息熵与热力学熵关系出发,进一步推导并完善了信息㶲的概念,系统的建立了小波能谱㶲的计算方法,并将其应用到中介轴承故障信号的故障特征提取中,理清中介轴承局部缺陷故障形式与信息㶲之间的内在联系。最后,搭建了中介轴承故障模拟试验台,开展了中介轴承正常状态、内圈故障、外圈故障和滚动体故障的模拟实验,并采集多转速和多测点的振动及声发射信号。基于信息㶲理论,建立了多源异构信息融合的复杂路径下中介轴承局部缺陷故障特征提取方法。本项目获得的理论研究成果能够为复杂路径下中介轴承故障诊断技术研究奠定理论基础。建立的特征提取方法实现在发动机不分解状态下对涡扇发动机中介轴承故障的进行诊断,对提高涡扇发动机可靠性和安全性具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
一种基于Deep-GBM的航空发动机中介轴承故障诊断方法
  • DOI:
    10.13224/j.cnki.jasp.2019.04.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田晶;李有儒;艾延廷
  • 通讯作者:
    艾延廷
基于EMD熵特征融合的中介轴承故障特征提取方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    沈阳航空航天大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许鹭;田晶;王志;艾延廷;张凤玲
  • 通讯作者:
    张凤玲
Dynamic modeling and simulation of inter-shaft bearings with localized defects excited by time-varying displacement
时变位移激发局部缺陷的轴间轴承动态建模与仿真
  • DOI:
    10.1177/1077546318824927
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Journal of Vibration and Control
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Tian Jing;Ai Yan-Ting;Fei Cheng-Wei;Zhang Feng-Ling;Choy Yat-Sze
  • 通讯作者:
    Choy Yat-Sze
基于AFSA优化级联随机共振的轴承故障诊断方法
  • DOI:
    10.13477/j.cnki.aeroengine.2020.05.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    航空发动机
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王术光;田晶;周杰;李科诺
  • 通讯作者:
    李科诺
基于自适应双稳态随机共振的中介轴承故障诊断方法
  • DOI:
    10.13224/j.cnki.jasp.2019.10.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田晶;周杰;王术光;孙浩;艾延廷
  • 通讯作者:
    艾延廷

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其他文献

冠心病合并心力衰竭患者再住院影响因素的多水平模型
  • DOI:
    10.16462/j.cnki.zhjbkz.2019.08.015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华疾病控制杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩嫱;田晶;闫晶晶;李晨昊;杨弘;王可;韩清华;张岩波
  • 通讯作者:
    张岩波
汉江流域水资源承载力综合评价研究
  • DOI:
    10.12677/jwrr.2020.93026
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    水资源研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓乐乐;郭生练;李千珣;田晶
  • 通讯作者:
    田晶
活性导向追踪高速逆流色谱分离羊栖菜中具有蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制活性的化学成分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Separation Science
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    王淼;顾冬雨;郭新峰;田晶
  • 通讯作者:
    田晶
不同时间尺度下水资源配置效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水资源研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾俣杰;刘德地;赵琴;邹惠;田晶;张家余;沈友江
  • 通讯作者:
    沈友江
雄激素受体在前列腺癌细胞中作用及其靶向治疗的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国肿瘤临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田晶;王娟;牛远杰
  • 通讯作者:
    牛远杰

其他文献

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田晶的其他基金

多域信息熵融合方法及其对中介轴承故障预示机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多域信息熵融合方法及其对中介轴承故障预示机理研究
  • 批准号:
    12172231
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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