船舶轴系支点轴承振动烈度界限值的确定和预测

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 船舶轴系支点轴承振动烈度界限值 的确定和预测 摘要：由于船舶轴系支点轴承缺 乏相应的振动烈度评判标准，结合支点 轴承的日常监测数据，采用箱形图制定 低转速工况下的界限值，根据振动烈度 随转速增加既有线性增长又有指数增长 的趋势，利用灰色线性回归组合模型对 高转速工况下的界限值进行预测，并与 BP 神经网络模型的预测效果进行对比 分析，结果表明，箱形图法制定的低转 速工况界限值比较合理，灰色线性回归 组合模型的预测值比 BP 神经网络模型 的更加准确、稳健，其平均相对误差为 2.634%. 中国论文网 /4/view-12760090.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词：支点轴承；振动烈度； 界限值预测；箱形图；灰色线性回归组 合模型 中图分类号：U664.2；TH133.3 文献标志码：A 0 引言 船舶轴系是实现船舶动力装置与 推进装置的能量传递以推动船舶前进的 系统，主要包括螺旋桨轴、中间轴、推 力轴及其轴承等部件.轴系的可靠性直接 关系到船舶的动力能否正常传递，影响 船舶的巡航能力，因此对轴系的状态监 测一直是船舶机械监测诊断的重点.一般 采用的监测技术手段有油液监测、振动 监测、红外监测等. 旋转机械的振动烈度大小跟设备 状态等级有密切联系，一般可以先通过 振动烈度对设备状态进行初步判断或等 级划分，根据判定标准确定是否存在异 常及下一步的维修活动，对于船舶轴系， 缺乏相应的界限值标准，国标 GB11347-1989 主要针对功率 300kW 以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 上、转速 600-1200r/min 的大型旋转机 械；国标 GB/T6075.3-2001 的第 3 部分 主要对功率大于 15kW、转速为 120- 15000r/min 的旋转机械的振动烈度进行 评价，虽然功率和转速都符合支点轴承 的工况范围，但不同的功率、转速必然 对应着不同的振动烈度，因此用此固定 标准评定支点轴承不同转速工况下的振 动烈度太笼统，缺乏针对性和可信性. 为解决船舶轴系支点轴承不同工 况下的振动烈度界限值制定问题，对已 有较多监测数据的低工况采用箱形图法 制定出低工况的界限值，对缺乏监测数 据的高工况，结合支点轴承振动烈度随 转速增加而线性和指数增长的特点建立 灰色线性回归组合模型对其界限值进行 预测. 1 确定界限值的箱形图法 对存在一定监测数据的振动烈度 界限值制定，常用方法有三线值法、最 大熵法、箱形图法等，三线值法以监测 数据分布符合正态规律为前提，对多个 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 数据进行数理统计分析，根据三倍标准 差原理确定界限值，由于监测数据的概 率分布未知，主观假定其为正态分布必 然会导致系统误差，故引入对任意分布 具有普遍适用性的最大熵法和箱形图法. 最大熵法以最大熵原理获取最无偏、最 一致的概率分布，根据临界点定义划分 异常等级，但计算过程易出现不收敛的 现象，作为一种样本数据统计图形法， 箱形图法根据中位数，上、下四分位数 可得到样本数据的统计特征，所得界限 值具有良好的稳健性，箱形图法具体算 法如下. （1）对任一随机样本数组 X=X1，x2，xn） ，按从小到大排 序，得到 Y=y1，y2，yn）.样本上 四分位数为 Q3=Y3（n+1）/4，样本下 四分位数为 Q1=y（n+1 ） /4. 如果（n+l）/4 为整数，则样本 的上、下四分位数的值在样本序列中可 直接取值；如果（n+l）/4 不是整数， 则此时下四分位点的位置在第 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 int（n+1）/4）与 int（n+l）/4）+1 项之间（int 表示取整） ，可按小数比例 插值法近似计算其值，同理可近似求出 上四分位数的值.因此，50%的样本数分 布在上、下四分位数之间，该区域为样 本密集区域. （2）以横坐标表示样本编号， 纵坐标表示具体样本数值.Q1 和 Q3 为 箱形的两端边，箱形中间的横线 Xm 为 样本的中位数，图 1 中： Xm=Y（n+1）/2 ，n 为奇数； Xm=（Yn/2+Yn/2+1 ）/2，n 为偶数. （3）定义四分位距 MR=Q3- Q1，在 Q1-1.5MR 和 Q3+1.5MR 处画两 条与中位线一样的线段，这两条线段称 为异常值截断线，小于 Q1-1.5MR 或大 于 Q3+1.5MR 的为异常值，其中小于 Q1-3MR 或大于 Q3+3MR 的为极端异常 值.箱形图法没有对警告值进行定义，此 处定义小于 Q1-1.OMR 或大于 Q3+1.OMR 为警告值. 2 灰色线性回归组合模型 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 灰色系统理论以部分信息已知、 部分信息未知的小样本、贫信息不确定 性系统为研究对象，主要通过对部分已 知信息的生成、开发，提取有价值的信 息，实现对系统行为规律的描述和预测， 灰色线性回归组合模型能弥补原线性回 归模型不能描述指数增长趋势和 GM（1，1）模型不能描述变量间的线 性关系的不足，更适用于既有线性增长 趋势又有指数增长趋势的序列