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[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于磨損機(jī)理的車(chē)用傳動(dòng)裝置的磨損隨機(jī)過(guò)程試驗(yàn)預(yù)測(cè)方法有效

專(zhuān)利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201510522232.8 申請(qǐng)日: 2015-08-24
公開(kāi)(公告)號(hào): CN105136449B 公開(kāi)(公告)日: 2018-05-18
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 安海;劉松宇;安偉光;尹行;何富凱;魏星 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: 哈爾濱工程大學(xué)
主分類(lèi)號(hào): G01M13/02 分類(lèi)號(hào): G01M13/02
代理公司: 暫無(wú)信息 代理人: 暫無(wú)信息
地址: 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)*** 國(guó)省代碼: 黑龍江;23
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 磨損 機(jī)理 傳動(dòng) 裝置 隨機(jī) 過(guò)程 試驗(yàn) 預(yù)測(cè) 方法
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種基于磨損機(jī)理的車(chē)用傳動(dòng)裝置的磨損隨機(jī)過(guò)程試驗(yàn)預(yù)測(cè)方法,其特征在于:

第1步:結(jié)合滑塊磨損特點(diǎn),選取三個(gè)主要磨損影響因素包括:換擋力、轉(zhuǎn)速、硬度,每個(gè)因素取4個(gè)水平,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),用L16(43)的正交表頭,即收集整理16組試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)滑塊磨損率與磨損影響因素之間的關(guān)系進(jìn)行研究,按照設(shè)計(jì)好的正交試驗(yàn)表進(jìn)行磨損試驗(yàn),每200次進(jìn)行一次測(cè)量記錄,每組共完成2000次換擋,即每組完成10次測(cè)量記錄工作,收集正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果;

第2步:處理正交試驗(yàn)數(shù)據(jù),將磨損量W換算成磨損率u,即單位時(shí)間內(nèi)的車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊的磨損量;

第3步:在建立磨損率靜態(tài)模型時(shí)要考慮換擋力P,轉(zhuǎn)速R,材料表面硬度H,依次使用變量x1,x2,x3表示,觀察指標(biāo)滑塊磨損率用變量u表示;結(jié)合正交試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)變量的主效應(yīng)、二次項(xiàng)效應(yīng)、交互效應(yīng)做相關(guān)性分析,計(jì)算其相關(guān)系數(shù),將這三個(gè)磨損影響因素的主效應(yīng)、二次效應(yīng)及交互效應(yīng)組成變量集合:

X T = [ X 1 , X 2 , X 3 , X 1 2 , X 2 2 , X 3 2 , X 1 X 2 , X 1 X 3 , X 2 X 3 ] ]]>

其中:Xi=[xi1,xi2,...,xi16]T—因素的主效應(yīng);

—因素的二次項(xiàng)效應(yīng);

XiXj=[xi1xj1,xi2xj2,...,xi16xj16]T—因素的交互效應(yīng);

第4步:以車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊的磨損率作為因變量,以其三個(gè)磨損影響因素的主效應(yīng)xi、二次效應(yīng)及交互效應(yīng)xixj作為自變量,建立磨損率預(yù)測(cè)的二次多項(xiàng)式模型:

u = b 0 + Σ i = 1 3 b i x i + Σ i = 1 3 b i i x i 2 + Σ i < j b i j x i x j ]]>

其中:xi—變量的主效應(yīng);

—變量的二次項(xiàng)效應(yīng);

xixj—變量間的交互效應(yīng);

u—因變量;

b0,bi,bii,bij—回歸系數(shù),其中b0為常數(shù)項(xiàng);

根據(jù)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù),以其中的車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊磨損率u為計(jì)算指標(biāo),結(jié)合偏最小二乘回歸分析法建模且進(jìn)行模型驗(yàn)證,得到各自變量對(duì)因變量主效應(yīng)、二次效應(yīng)和交互效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù),再將標(biāo)準(zhǔn)化變量轉(zhuǎn)化回原始變量,得到基于偏最小二乘回歸的磨損率預(yù)測(cè)二次多項(xiàng)式模型:

u = - 39.062 + 0.00209132 x 1 - 0.154078 x 2 + 5.23918 x 3 + 2.37763 × 10 - 6 x 1 2 ]]>

+ 6.07225 × 10 - 5 x 2 2 - 0.0605511 x 3 2 - 5.36521 × 10 - 6 x 1 x 2 - 9.29692 × 10 - 5 x 1 x 3 + 0.000788742 x 2 x 3 ]]>

然后,對(duì)模型用T2橢圓圖優(yōu)化驗(yàn)證,重新建模,得到優(yōu)化后各自變量對(duì)因變量主效應(yīng)、二次效應(yīng)和交互效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù),再將標(biāo)準(zhǔn)化變量轉(zhuǎn)化回原始變量,最終得到優(yōu)化后的基于偏最小二乘回歸的磨損率預(yù)測(cè)二次多項(xiàng)式模型:

u = - 154.382 + 0.029303 x 1 - 0.0591854 x 2 + 5.86918 x 3 + 2.70683 × 10 - 6 x 1 2 + 3.35617 × 10 - 5 x 2 2 - 0.0555005 x 3 2 - 1.32991 × 10 - 5 x 1 x 2 - 0.000503326 x 1 x 3 + 0.000822749 x 2 x 3 ]]>

將正交試驗(yàn)換擋力x1,轉(zhuǎn)速x2,硬度x3四水平的16組試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入磨損率預(yù)測(cè)二次多項(xiàng)式模型,進(jìn)行模型檢驗(yàn);

第5步:選取一組樣本件,在換擋力x1=3000N,轉(zhuǎn)速x2=1600r/min,硬度x3=49HRC的工況條件下完成一套全壽命磨損試驗(yàn),采集磨損數(shù)據(jù),每換擋300次進(jìn)行一次測(cè)量采集,直至滑塊磨損率急劇升高,進(jìn)入劇烈磨損期,試驗(yàn)停止,在600次換檔次數(shù)后磨損率趨于平穩(wěn),在6600次換擋次數(shù)后磨損率急劇升高,由此確定了磨損三個(gè)階段的具體劃分為磨合期:0~600次、穩(wěn)定期:600~6600次、劇烈期:6600次以后;

第6步:通過(guò)滑塊全壽命磨損試驗(yàn)來(lái)確定車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊磨損隨機(jī)過(guò)程類(lèi)型,針對(duì)磨損三個(gè)階段,劇烈磨損階段過(guò)程復(fù)雜,故僅針對(duì)0~6600次的磨合期和穩(wěn)定期的磨損過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,對(duì)其磨損量W(t)和磨損量增量ΔW(t)進(jìn)行K-S法正態(tài)檢驗(yàn),磨損量W(t)和磨損量增量ΔW(t)的漸近顯著性均大于0.05,即服從正態(tài)分布;

第7步:隨機(jī)選取6組樣本件,在換擋力x1=3000N,轉(zhuǎn)速x2=1600r/min,硬度x3=49HRC的工況條件下完成一套隨機(jī)磨損試驗(yàn),采集磨損數(shù)據(jù),這6組滑塊按照已確定的換擋次數(shù)進(jìn)行換擋:每換擋300次停機(jī)拆解進(jìn)行測(cè)量采集,記錄數(shù)據(jù),共測(cè)10次,即共換檔3000次,以便磨損隨機(jī)過(guò)程模型中參數(shù)值的確定;

第8步:提出磨損隨機(jī)過(guò)程模型中兩個(gè)重要參數(shù)的確定方法,求取具體參數(shù)值,偏移系數(shù)在模型中表現(xiàn)為磨損率均值,通過(guò)第4步建立的磨損率偏最小二乘回歸預(yù)測(cè)模型計(jì)算,即把隨機(jī)磨損試驗(yàn)的工況條件換擋力x1=3000N,轉(zhuǎn)速x2=1600r/min,硬度x3=49HRC代入,得:

第9步:模型中的另一個(gè)重要參數(shù)過(guò)程強(qiáng)度σ需用通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)求得,針對(duì)磨損隨機(jī)試驗(yàn)利用不同時(shí)刻的磨損量W(t)做方差估計(jì),將W(t)代入下式,對(duì)求得的一系列方差值D(ti)進(jìn)行線性檢驗(yàn),在坐標(biāo)紙上劃出線性回歸線,其斜率即為過(guò)程的強(qiáng)度,建立線性回歸方程:D(t)=0.3564t+144,線性效果良好,斜率作為過(guò)程的強(qiáng)度值,即σ2=0.3564;

第10步:根據(jù)第6步磨損隨機(jī)過(guò)程具體類(lèi)型的確定結(jié)果,建立車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊的磨損隨機(jī)過(guò)程模型:

f ( W , t ) = 1 2 π t σ exp { - 1 2 ( W - u ‾ t ) 2 σ 2 t } ]]>

其中:W—磨損量,單位:mm

—維納過(guò)程的偏移系數(shù);

σ—維納過(guò)程的過(guò)程強(qiáng)度;

將第8、9步求得的磨損隨機(jī)過(guò)程模型的偏移系數(shù)和過(guò)程強(qiáng)度σ代入此模型,得:

f ( W , t ) = 1 2 π t × 0.596992462 exp { - 1 2 ( W - 30.1218211 × t ) 2 0.596992462 2 × t } ]]>

至此,建立了車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊的磨損隨機(jī)過(guò)程模型,通過(guò)此模型確定了車(chē)用傳動(dòng)裝置滑塊的磨損過(guò)程。

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