[发明专利]一种利用功率谱密度曲线优化机械产品磨合过程的方法

说明书

本申请公开了一种机械产品磨合工艺的优化方法。该方法包括以下步骤：步骤一：采集传统磨合过程信号；步骤二：绘制随机信号功率密度谱；步骤三：计算传统方法一次磨合循环中的能量总值；步骤四：选择最优工况组合；步骤五：优化磨合时间；步骤六：绘制优化后磨合工艺参数表。

技术领域

本发明涉及一种机械产品装配磨合过程优化方法，具体地涉及通过使用磨合试验采集到的动态过程信息(如振动信号、声发射信号等)，利用功率谱密度的分析方法找到最佳磨合工况组合及其对应的时间，以达到缩短磨合时间，简化磨合流程的目的。

背景技术

磨合指的是在机械产品装配后使用前，为了使配合件正常稳定运转的一种措施，也称跑合。新的产品零件或重新安装的零件表面,必然存在微观和宏观的几何缺陷。直接投入使用,会导致机械产品早期磨损甚至失效。因此产品出厂之前必须进行整机磨合以及主要性能参数的调试验证的台架试验。整机磨合主要为了激发潜在缺陷，改善产品主要零部件摩擦副表面的形貌及其接触状态,保证和提高机械产品的工作特性和运转寿命。大量理论与实践证明：磨合对机械产品的后续使用具有十分重要的影响，磨合质量的优劣会直接影响到产品的使用寿命和可靠性。

为避免产品使用过程中出现因磨合不当引起的早期故障，现有的磨合工艺延长了机械产品的磨合时间，例如工程机械产品的磨合时间一般在60小时左右，占整个生产环节的比例；这样极大地增加了产品成本，对提高产品的竞争力不利，因此缩短磨合时间和优化磨合过程是产品制造致力追求的目标。因此，优化磨合工艺的目的是：在最短的时间内达到磨合效果，并且保证不出现异常磨损。这就需要结合机械产品的磨合机理，制定新的磨合方案。

功率谱密度是信号谱分析中的一个重要参数，它是结构在随机动态载荷激励下响应的统计结果，是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，可以理解为每频率单位信号中所含能量的大小。

本发明的实施方式利用功率谱密度谱线实现磨合过程的优化，保证优化前后能量的等效。能量过大容易造成磨损，能量过小又会导致磨合时间更长，不同频段下的能量对不同种类潜在缺陷的激发效果也有一定的差异。因此，要做到能量的等效，既要保证各频段下功率谱密度形状和大小的一致，又要保证整个磨合过程能量总值的一致。

发明内容

设计工况组合模拟实际工况的传统机械产品磨合工艺，存在磨合时间较长，载荷大小不好控制等弊端，在传统磨合工艺的基础上选择新的关键参数以改变设计思路是对机械产品磨合工艺进行优化的基础。基于此，本发明提供了一种机械产品磨合工艺的优化方法，选择功率谱密度作为关键参数，通过磨合试验获取过程动态过程信息，利用能量的等效找到最佳磨合工况组合及其对应的时间，以达到缩短磨合时间，优化磨合工艺的目的。

本发明提出了一种机械产品磨合工艺的优化方法。根据本发明的一个实施方式包括如下步骤：

步骤一：采集传统磨合过程信号，

根据产品磨合机理和实际工况，选择磨合工艺参数，并根据机械产品结构及形状，合理布置传感器位置，采集磨合过程响应信号；

步骤二：绘制随机信号功率密度谱，

首先对采集到的响应信号数据进行预处理，单独处理每组数据，计算得到功率谱密度的谱线，剔除无效数据；

步骤三：计算传统方法一次磨合循环中的能量总值，

在步骤二中绘制的所述随机功率密度谱的曲线是一条功率谱密度值-频率值的关系曲线，功率谱密度值-频率值的关系曲线下的面积就是均方值，其物理意义是信号的平均功率，均方值的正平方根称为均方根值；

步骤四：选择最优工况组合，

将各组工况下的功率谱密度曲线与一次磨合循环过程的功率谱密度曲线表示在同一坐标系中，在各组工况曲线中选取与一次磨合循环曲线有重合的曲线，并把这些曲线对应的工况视为有效工况，所有有效工况的集合即为最优工况组合；