定模塊對(duì)減震器的使用壽命進(jìn)行測(cè)量獲得減震器最大使用 次數(shù)閾值，具體的包括以下步驟： ① 阻尼片使用次數(shù)測(cè)量單元檢測(cè)減震器阻尼片最大使用次數(shù)； ② 彈簧使用次數(shù)測(cè)量單元檢測(cè)減震器彈簧最大使用次數(shù)； ③ 減震器使用次數(shù)閾值設(shè)定模塊對(duì)測(cè)量得到的減震器阻尼片最大使用次數(shù)與減震器 彈簧最大使用次數(shù)進(jìn)行比較，確定減震器最大使用次數(shù)閾值； 52、 檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)減震器的實(shí)際使用次數(shù)，并將減震器的實(shí)際使用次數(shù)上傳至控 制豐吳塊； 53、 微控制器將減震器的實(shí)際使用次數(shù)與減震器最大使用次數(shù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)減震 器的實(shí)際使用次數(shù)達(dá)到減震器最大使用次數(shù)閾值時(shí)，控制模塊向報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)， 報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警； 54、 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)報(bào)警模塊的報(bào)警信號(hào)，對(duì)減震器進(jìn)行檢測(cè)，判斷減震器的故障， 并發(fā)出更換減震器的信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：阻尼片使 用次數(shù)測(cè)量單元檢測(cè)減震器阻尼片最大使用次數(shù)的方法包括以下步驟： 步驟一：計(jì)算減震器阻尼片和減震器殼體之間切向相對(duì)滑移距離：減震器阻尼片與減 震器殼體內(nèi)壁構(gòu)成一對(duì)摩擦副，利用Archard粘著磨損模型，得到減震器阻尼片和減震器 殼體間切向相對(duì)滑移距離，計(jì)算公式如下所示：式中L為減震器阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離，h為阻尼片磨損深度指標(biāo)， Aa為減震器阻尼片與減震器殼體間的接觸面積，H為減震器殼體內(nèi)壁的HRC硬度，K為磨損 因子，P為減震器阻尼片與減震器內(nèi)壁的法向壓力； 步驟二：計(jì)算減震器阻尼片單次滑移距離：減震器阻尼片單次滑移距離為1，測(cè)量得到 減震器彈簧的最大壓縮量為Cniax，最小壓縮量為C_，則減震器阻尼片單次滑移距離如下所 示： I = 2 (Cmax-Cmin)； 步驟三：計(jì)算摩擦減震器阻尼片最大使用次數(shù)： 將步驟一計(jì)算得到的減震器阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離和步驟二計(jì)算 得到的減震器阻尼片單次滑移距離相除，得到減震器阻尼片最大使用次數(shù)，計(jì)算公式如下 所示：式中N1為減震器阻尼片最大使用次數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟一中 各參數(shù)的確定過(guò)程如下： ① 定義減震器阻尼片磨損深度指標(biāo)為h ; ② 計(jì)算減震器阻尼片與減震器殼體間的接觸面積，Aa= π d · t 式中Aa為減震器阻尼片與減震器殼體間的接觸面積，d為減震器殼體內(nèi)直徑，t為阻尼 片的厚度； ③ 測(cè)量減震器殼體內(nèi)壁的HRC硬度：將減震器殼體固定，然后利用環(huán)狀刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)減 震器殼體進(jìn)行切割取樣，利用摩擦磨損儀測(cè)量減震器殼體內(nèi)壁的HRC硬度； ④ 測(cè)量減震器阻尼片與減震器殼體內(nèi)壁的法向壓力：將減震器殼體樣本固定在摩擦磨 損儀上，并將減震器阻尼片壓至與減震器殼體內(nèi)壁貼合，將壓頭與待測(cè)量的減震器殼體接 觸，設(shè)置預(yù)期位移量及其下降時(shí)間，使壓頭非常緩慢地下降，模擬靜載荷作用效果，從多個(gè) 測(cè)試結(jié)果確定出減震器阻尼片與減震器殼體內(nèi)壁完全接觸時(shí)兩者之間的正壓力； ⑤ 計(jì)算磨損系數(shù)K，磨損系數(shù)K的計(jì)算公式如下所示： IgK = 51gy-2. 27 式中μ為減震器阻尼片與減震器殼體內(nèi)壁的摩擦系數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：彈簧使用 次數(shù)測(cè)量單元檢測(cè)減震器彈簧最大使用次數(shù)的方法包括以下步驟： 步驟一：確定減震器彈簧靜載荷：減震器彈簧靜載荷包括減震器安裝的預(yù)應(yīng)力和負(fù)載 壓力，其中：負(fù)載壓力的計(jì)算方法如下： F1= mXg + n，其中F1為負(fù)載壓力，m為負(fù)載質(zhì)量，η為減震器彈簧數(shù)量； 減震器安裝的預(yù)應(yīng)力的計(jì)算方法如下： 首先測(cè)量減震器彈簧在裝配中的壓縮長(zhǎng)度，再利用磨損測(cè)試儀獲得彈簧的力-位移曲 線(xiàn)，根據(jù)彈簧的力-位移曲線(xiàn)，得到彈簧在壓縮時(shí)受到的壓力，記為F2, 彈簧靜載荷的計(jì)算方法如下： Fs= F I+F2; 步驟二：對(duì)減震器彈簧進(jìn)行有限元建模：具體步驟如下所述： ① 對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行靜力學(xué)建模： 對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行靜力學(xué)建模，得到干摩擦阻尼減震器的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，并得到 以靜載荷和邊界條件為預(yù)應(yīng)力的模態(tài)模型。 ② 對(duì)減震器彈簧進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)建模： 為模態(tài)模型提供預(yù)應(yīng)力，通過(guò)預(yù)應(yīng)力模態(tài)建模，得到減震器彈簧前六階模態(tài)頻率和振 型； ③ 對(duì)減震器彈簧進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)建模： 為減震器彈簧前六階模態(tài)頻率和振型施加功率譜密度圖，設(shè)置輸出分別得到減震器彈 簧在預(yù)應(yīng)力1σ、2σ以及3σ下的等效應(yīng)力云圖和1σ、2σ以及3σ下的應(yīng)力值Sll3、S2。 以及S 3。； 步驟三：利用隨機(jī)疲勞三區(qū)間法計(jì)算得到減震器彈簧最大使用次數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：利用隨機(jī) 疲勞三區(qū)間法計(jì)算減震器彈簧最大使用次數(shù)的方法如下所述： 減震器彈簧應(yīng)力分布區(qū)間為-1σ~1〇的振動(dòng)時(shí)間占總時(shí)間的68. 3%，分布區(qū)間 為-2 σ~2 σ的振動(dòng)時(shí)間占總時(shí)間的27. 1 %，分布區(qū)間為-3 σ~3 σ的振動(dòng)時(shí)間占總時(shí) 間的4. 33%， 則減震器彈簧的疲勞時(shí)間為：N2為減震器彈簧的疲勞時(shí)間，N ll3、N2。以及N3。分別是彈簧在三個(gè)應(yīng)力水平區(qū)間上對(duì)應(yīng) 的疲勞循環(huán)次數(shù)，結(jié)合步驟二求得的Sll3iS2。以及S3。，進(jìn)而求出N ll3iN2。以及N3。的具體數(shù) 值。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：獲得減震 器彈簧的力-位移曲線(xiàn)的步驟如下所述：控制磨損測(cè)試儀的運(yùn)動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行預(yù)加載，使磨損 測(cè)試儀的壓頭接觸到彈簧，然后設(shè)置壓頭的Z軸向下緩慢移動(dòng)一定距離，利用磨損測(cè)試儀 壓頭設(shè)置的位移傳感器和力傳感器同步采集位移及壓頭各方向受力，并擬合出力-位移曲 線(xiàn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的干摩擦阻尼減震器主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：減震器使 用次數(shù)閾值設(shè)定模塊對(duì)測(cè)量得到的減震器阻尼片最大使用次數(shù)與減震器彈簧最大使用次 數(shù)進(jìn)行比較，選出最大使用次數(shù)較少的數(shù)值作為參考，將減震器最大使用次數(shù)閾值確定為 略小于該數(shù)值。10. -種對(duì)干摩擦阻尼減震器的主故障機(jī)理進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于：其包括以 下步驟： S1、計(jì)算減震器阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離：減震器阻尼片與減震器殼 體內(nèi)壁構(gòu)成一對(duì)摩擦副，利用Archard粘著磨損模型，得到減震器阻尼片和減震器殼體間 切向相對(duì)滑移距離，計(jì)算公式如下所示：式中L為減震器阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離，h為減震器阻尼片磨損深 度指標(biāo)，Aa為減震器阻尼片與減震器殼體間的接觸面積，H為減震器殼體內(nèi)壁的HRC硬度， K為磨損因子，P為減震器阻尼片與減震器內(nèi)壁的法向壓力； 52、 計(jì)算減震器阻尼片單次滑移距離：減震器阻尼片的滑移距離為1，測(cè)量得到彈簧的 最大壓縮量為Cnax，最小壓縮量為 C_，則阻尼片單次滑移距離如下所示： I = 2 (Cmax-Cmin)； 53、 計(jì)算減震器阻尼片最大使用次數(shù)： 將Sl計(jì)算得到的減震器阻尼片和減震器殼體間切向相對(duì)滑移距離和S2計(jì)算得到的減 震器阻尼片單次滑移距離相除，得到減震器阻尼片最大使用次數(shù)，計(jì)算公式如下所示：式中N1為減震器阻尼片最大使用次數(shù)； 54、 確定減震器彈簧靜載荷：減震器彈簧靜載荷包括減震器安裝的預(yù)應(yīng)力和負(fù)載壓力， 其中：負(fù)載壓力的計(jì)算方法如下： F1= mXg + n，其中F1為負(fù)載壓力，m為負(fù)載質(zhì)量，η為減震器彈簧數(shù)量； 減震器安裝的預(yù)應(yīng)力的計(jì)算方法如下： 首先測(cè)量減震器彈簧在裝配中的壓縮長(zhǎng)度，再利用磨損測(cè)試儀獲得減震器彈簧的 力-位移曲線(xiàn)，根據(jù)減震器彈簧的力-位移曲線(xiàn)，得到減震器彈簧在壓縮時(shí)受到的壓力，記 為F2, 減震器彈簧靜載荷的計(jì)算方法如下： Fs= F I+F2; 55、 對(duì)減震器彈簧進(jìn)行有限元建模：具體步驟如下所述： ① 對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行靜力學(xué)建模： 對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行靜力學(xué)建模，得到摩擦干摩擦阻尼減震器的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，并 得到以靜載荷和邊界條件為預(yù)應(yīng)力的模態(tài)模型。 ② 對(duì)減震器彈簧進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)建模： 為模態(tài)模型提供預(yù)應(yīng)力，通過(guò)預(yù)應(yīng)力模態(tài)建模，得到減震器彈簧前六階模態(tài)頻率和振 型； ③ 對(duì)減震器彈簧進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)建模： 為減震器彈簧前六階模態(tài)頻率和振型施加功率譜密度圖，設(shè)置輸出分別得到減震器彈 簧在預(yù)應(yīng)力1〇、2〇以及3 〇下的等效應(yīng)力云圖和Io、2〇以及3 〇下的應(yīng)力值； 56、 利用隨機(jī)疲勞三區(qū)間法計(jì)算得到減震器彈簧最大使用次數(shù)； 57、 比較S1-S3得到的減震器阻尼片的磨損壽命和S5-S6得到的彈簧的疲勞壽命；采用 機(jī)理競(jìng)爭(zhēng)的原則，將壽命較短的減震器彈簧的疲勞壽命作為減震器的主故障機(jī)理。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種干摩擦阻尼減震器的主故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括用于對(duì)干摩擦阻尼減震器進(jìn)行故障檢測(cè)的檢測(cè)模塊、控制模塊、報(bào)警模塊以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊；檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)減震器的使用次數(shù)，控制模塊對(duì)使用次數(shù)與之前設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果使用次數(shù)達(dá)到之前設(shè)定的閾值，則報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)減震器進(jìn)行查看，確定是否更換減震器。本發(fā)明根據(jù)設(shè)定的閾值，與實(shí)際測(cè)得的減震器使用次數(shù)閾值進(jìn)行比較，如果減震器實(shí)際使用次數(shù)達(dá)到閾值，則控制模塊控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警，確定是否對(duì)減震器進(jìn)行更換，保證航空設(shè)備的安全。
【IPC分類(lèi)】G01M13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105067236
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510441036
【發(fā)明人】陳穎, 楊柳, 袁增輝
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日