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旋轉(zhuǎn)機械中的提取需要用到階次分析嗎

  • 發(fā)布日期:2023-12-21      瀏覽次數(shù):454
    • 對于旋轉(zhuǎn)機械,其振動和噪聲信號的頻率、幅度隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化。旋轉(zhuǎn)頻率被稱為基頻,而基頻的整數(shù)倍頻率稱為階次頻率。旋轉(zhuǎn)機械通常由軸承、齒輪、風葉等構(gòu)成,這些零部件發(fā)生振動時通常振動頻率是旋轉(zhuǎn)頻率的整數(shù)倍,與階次相對應(yīng)。因此,從階次譜可以分析出那個機械零件存在異常。

      階次分析需要一個轉(zhuǎn)速通道,一個或多個噪聲、振動通道。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,分析不同轉(zhuǎn)速時的噪聲、振動頻譜,生成轉(zhuǎn)速、頻率、幅度的色譜圖,從中提取階次譜。根據(jù)機械結(jié)構(gòu),選取關(guān)鍵階次,一般以總值為參考進行限值,可對關(guān)鍵零部件進行質(zhì)量狀況評估、控制。

      1.轉(zhuǎn)速提取

      轉(zhuǎn)速提取是階次分析的關(guān)鍵,必須保證轉(zhuǎn)速信號與頻譜分析信號的同步。AWA6290L/L+采集硬件,自帶脈沖輸入通道,內(nèi)置轉(zhuǎn)速算法,實時計算轉(zhuǎn)速,并與原始噪聲、振動采集數(shù)據(jù)同步上傳,保證了轉(zhuǎn)速信號與噪聲信號的同步。

      轉(zhuǎn)速傳感器包括光電型、霍爾型、振動信號、電源脈沖等,同時也支持汽車OBD等數(shù)字接口。如下圖從左到右分別是光電型、霍爾型傳感器和汽車OBD接口。

      下表列舉了主要的轉(zhuǎn)速傳感器優(yōu)缺點及使用注意事項 

      類型

      優(yōu)缺點

      使用注意事項

      光電

      優(yōu)點:經(jīng)典、準確

      缺點:要保證激光可以照射到轉(zhuǎn)子

      1.提高轉(zhuǎn)子與采樣點的反光差,提高信噪比

      2.低轉(zhuǎn)速測量時,可貼幾段發(fā)光帶,增加精度

      霍爾

      優(yōu)點:使用方便  缺點:外磁場干擾

      注意霍爾傳感器的裝配距離及位置

      振動

      優(yōu)點:使用方便,適合看不到轉(zhuǎn)子的場合

      缺點:易受到干擾,特別是復(fù)雜系統(tǒng)

      1.傳感器的敏感反向要與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向一致

      2.選取轉(zhuǎn)子振動傳感明顯的區(qū)域取振

      電源

      優(yōu)點:提取簡單

      缺點:易受干擾,穩(wěn)定性差

      1.設(shè)置轉(zhuǎn)速上下限、脈沖閾值來降低測量誤差

      2.通過給定轉(zhuǎn)速校準

      OBD

      數(shù)字接口,提取簡單

      缺點:同步性略差

      支持ISO9141-2、ISO14230(KWP)、ISO15765等

      支持大部分汽車現(xiàn)有obd接口

      通過AWA6290脈沖輸入接口測量轉(zhuǎn)速時,脈沖幅值需大于3V;默認每12個脈沖計算一次轉(zhuǎn)速,當轉(zhuǎn)速較低時,可增加脈沖源來增加計算速度。在階次分析時,緩慢調(diào)速,可獲得更好的轉(zhuǎn)速與噪聲頻譜的對應(yīng)關(guān)系及轉(zhuǎn)速分辨率。

      使用杭州愛測公司提供的光電、霍爾等轉(zhuǎn)速采集模塊,與AWA6290硬件配合,可實現(xiàn)多種模式轉(zhuǎn)速測量,滿足不同測量場合需要。

      2.階次譜

      噪聲、振動信號和轉(zhuǎn)速信號在時域上同步采樣計算,根據(jù)轉(zhuǎn)速信號進行階次跟蹤,最終實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速的階次譜分析。

      階次譜的主要表達方式有:瀑布圖、色譜圖和階次切片圖。

      瀑布圖以時間、頻率、幅度三維坐標形式展現(xiàn)產(chǎn)品一段時間的頻譜變化色譜圖與瀑布圖類似,將幅度以顏色深淺方式顯示。

      階次切片圖根據(jù)轉(zhuǎn)速信號,提取感興趣的階次以二維顯示,更方便的進行分析

      階次在線判斷軟件為滿足生產(chǎn)線診斷應(yīng)用開發(fā),可與第三方軟件通信,對zhi定階次做限值判斷,實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機械的在線診斷。

      3.階次應(yīng)用

      傳統(tǒng)的FFT分析方法對于穩(wěn)態(tài)信號有很好的判斷效果,能分辨出被測信號的頻率成分,確定故障原因;加入轉(zhuǎn)速信息,可與旋轉(zhuǎn)機械的結(jié)構(gòu)對應(yīng),查找故障點;通過對升速、降速狀態(tài)的跟蹤,更清晰的將與轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻譜結(jié)構(gòu)與固定頻譜結(jié)構(gòu)區(qū)分開來。

      階次分析方案已在汽車風機、總成,電機、發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)機械領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,對產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)提供有力支持。

       

       


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