[發(fā)明專利]星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910200325.3
• 申請(qǐng)日: 2009-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN102095573A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利;齊曉軍;付國慶;王玉花;梁偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01M13/02;G01H1/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法。

背景技術(shù)

星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件，例如衛(wèi)星掃描輻射計(jì)第二掃描機(jī)構(gòu)，由齒輪箱體、電位器、齒輪、螺桿、螺母、波紋管、步進(jìn)電機(jī)等部分組成。設(shè)計(jì)上采用了由轉(zhuǎn)動(dòng)變平移，再由平移換成擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式，具體是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)齒輪減速器驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)螺旋副，使與螺母固連的導(dǎo)向框架平移，再利用一組鋼帶扇形體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使與扇形體固連的折鏡繞X軸±5°擺動(dòng)。

二掃螺旋副是一種小螺距精密的滑動(dòng)絲桿副結(jié)構(gòu)，正常掃描頻率由北向南是67Hz、由南向北是200Hz步進(jìn)。在軌工作時(shí)，隨著掃描步進(jìn)的運(yùn)動(dòng)，存貯在螺母的潤滑膏(KK3+114硅油混合物)被推走，較難得到及時(shí)的補(bǔ)充。這樣長期運(yùn)行，使螺旋副處于不良的潤滑條件，從而使衛(wèi)星難以達(dá)到長壽命高可靠的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

在工程結(jié)構(gòu)與機(jī)械運(yùn)行過程中，由于存在故障而發(fā)生事故的現(xiàn)象屢見不鮮。特別是運(yùn)行環(huán)境(受力、承熱及磨損等)的作用，使其工作狀態(tài)不斷變化。因此，從它們中運(yùn)行中提取故障癥狀的信息，作出診斷。

星上活動(dòng)件除了一定角度運(yùn)動(dòng)的部件外，大多以旋轉(zhuǎn)部件為主，大致在50～100rpm和3000～6000rpm范圍內(nèi)。衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)，往往是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械部件最容易出故障，而這些單點(diǎn)失效部件又是影響衛(wèi)星成敗的關(guān)鍵。而對(duì)于這些部件不允許隨便拆裝檢查，這就要求必須對(duì)其進(jìn)行不解體的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，以識(shí)別現(xiàn)狀并能預(yù)測(cè)未來。隨著用戶對(duì)衛(wèi)星壽命和可靠性要求的日益提高，旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件的壽命和可靠性問題也越發(fā)突出。為此，如何在研制過程中結(jié)合少量試驗(yàn)和特定的監(jiān)測(cè)方法對(duì)衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其性能變化趨勢(shì)和壽命極限進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估等問題已提到議事日程上。

本發(fā)明涉及衛(wèi)星高轉(zhuǎn)速活動(dòng)部件的不停機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法，尤其是在衛(wèi)星掃描輻射計(jì)中的應(yīng)用，目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說明或報(bào)道，也尚未收集到類似的資料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決對(duì)衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其性能變化趨勢(shì)和壽命極限進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法。利用本發(fā)明，不但達(dá)到識(shí)別星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行健康狀態(tài)的要求，而且能防止發(fā)生意外故障或停機(jī)而引起損失。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法，包括如下步驟：

步驟一、檢測(cè)記錄星載旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)過程；

步驟二、加速度響應(yīng)測(cè)量時(shí)域信號(hào)判讀；

步驟三、加速度響應(yīng)測(cè)量頻譜分析；

步驟四、設(shè)置緊急報(bào)警或停機(jī)線；

分別在時(shí)域0.25g與頻域0.5倍頻(0.03g)設(shè)置預(yù)警線：在數(shù)據(jù)時(shí)域采集的軟件中預(yù)先設(shè)置一個(gè)幅值報(bào)警線0.25g，在達(dá)到或超過該值時(shí)，發(fā)出預(yù)警提示；同理，頻域上，在0.5倍頻如快掃100Hz或300Hz設(shè)置預(yù)警值。

本發(fā)明星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷報(bào)警方法，由于采取上述的技術(shù)方案，采取加速度響應(yīng)測(cè)量時(shí)域信號(hào)判讀及頻譜分析，在花費(fèi)很小、不需要拆裝檢查并且在星用轉(zhuǎn)動(dòng)部件不停機(jī)的情況下，對(duì)衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)設(shè)備機(jī)械部件的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其性能變化趨勢(shì)和壽命極限進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估等問題。因此，本發(fā)明取得了實(shí)施簡(jiǎn)便有效、延長星載旋轉(zhuǎn)設(shè)備使用壽命、提高工作效率等有益效果。

附圖說明

圖1振動(dòng)位移、速度和加速度頻譜比較；

圖2電機(jī)沒有失步情況下慢掃的時(shí)域響應(yīng)圖；

圖3電機(jī)沒有失步情況下慢掃的頻譜圖；

圖4電機(jī)沒有失步情況下快掃的時(shí)域響應(yīng)圖；

圖5電機(jī)沒有失步情況下快掃的頻譜圖；

圖6二掃機(jī)構(gòu)時(shí)域響應(yīng)圖；

圖7二掃機(jī)構(gòu)13.5V快掃時(shí)域響應(yīng)圖；

圖8電機(jī)失步時(shí)域響應(yīng)細(xì)化圖；

圖9電機(jī)失步頻譜圖；

圖10?13.7V電機(jī)瀕臨失步時(shí)域響應(yīng)圖；

圖11?13.7V電機(jī)瀕臨失步頻譜圖；

圖12振動(dòng)響應(yīng)幅值劣化曲線；

圖13報(bào)警值及危險(xiǎn)值的設(shè)置。

具體實(shí)施方式

轉(zhuǎn)動(dòng)部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷有多種方法，包括振動(dòng)音響法、速度變化法、聲發(fā)射法、電流分析法、溫度法、壓力脈動(dòng)法等。其中振動(dòng)診斷技術(shù)在被診斷系統(tǒng)的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、故障識(shí)別和診斷中顯示出簡(jiǎn)便可靠的優(yōu)越性，尤其適用于不停機(jī)在線監(jiān)測(cè)和診斷報(bào)警。所以振動(dòng)分析技術(shù)成為應(yīng)用最普遍診斷方法，可從測(cè)試活動(dòng)部件在規(guī)定動(dòng)作過程的自身振動(dòng)信息中分析出正常、異?；蛉毕莸取?/p>