基于振动信号的机械密封金属波纹管疲劳分析*

郜凯强 穆塔里夫·阿赫迈德，2 郭 勇

(1.新疆大学机械工程学院 新疆乌鲁木齐 830047；2.新疆大学电气工程学院 新疆乌鲁木齐 830047)

波纹管是机械密封中的弹性元件，给摩擦副一定预应力防止流体泄漏并起到一定的补偿作用[1-2]。 波纹管的使用寿命是机械密封性能的一个重要指标，目前国内的相关研究较少。具有波纹管的弹性密封系统，其膨胀节经常在承受较多循环次数的变动载荷和较大位移的条件下工作，研究确定波纹管的失效形式及使用寿命具有重要意义。实际工况中，波纹管受到随机载荷的作用，导致疲劳失效，通过采集随机信号，对信号进行缩减处理，再用于疲劳寿命分析可减少计算周期提高效率。基于振动信号的故障分析有许多较为成熟的方法，PRATUMNOPHARAT等[3]采用Meyr小波对风机涡轮叶片信号进行压缩处理，较好地保留了损伤片段；MUSALLAM和JOHNSON[4]对雨流计数算法如何识别损伤做了全面详细的解释；ABDULLAH等[5]采用短时傅里叶变换的方法，对随机载荷信号压缩处理，用于研究弹簧疲劳寿命；郑国峰等[6]采用包络线识别损伤信号的方法，对汽车零部件载荷谱压缩编辑并用于耐久性研究。

关于振动信号的金属波纹管疲劳分析方面，吴天宇和周严[7]基于遗传算法的PI参数整定的方法，优化了波纹管疲劳测试台的响应速度。戴哲冰[8]对比研究了两种不同工况下进口压力对波纹管管道振动特性的影响。刘红宝等[9]建立了振动响应仿真模型，并用实验验证了焊接波纹管动态特性数值模拟方法的正确性。……