旋转机械阶比分析技术中阶比采样实现方式的研究

阶比分析的关键是实现对旋转机械振动信号的等角度采样。在分析国内外阶比分析技术中阶比采样实现方式的基础上，在阶比分析中引入瞬时频率理论，提出了基于瞬时频率估计的阶比跟踪方法，研制出了虚拟式旋转机械特征分析仪。该方法避免了现有技术中需要使用价格比较昂贵的专用附加硬件和受现场安装条件制约的问题，有利于阶比分析的广泛应用。     

基于等角度重采样的非稳态振动数据分析方法研究

在俯冲拉起、地面开车发动机不同状态之间切换等某些特殊状态下,直升机动部件的旋转频率是个变化量,采用傅立叶变换或者傅立叶级数展开算法进行频谱计算,得到的是对应数据的均值,由于频率在时刻变化,所得结果并不能真实反应这一过程中的振动量值。为解决这一问题,本文以旋翼转速为基准,引入等角度重采样方法对振动数据进行阶比分析,得到了不同阶次频率的真实振动量值,为特殊状态下的振动数据分析提供一种分析手段。     

基于阶比复杂度的滚动轴承早期故障诊断

针对传统阶比频率分析不能有效提取滚动轴承早期故障的不足,提出一种将阶比分析、复杂度分析相结合的故障诊断新方法。通过转速传感器和振动传感器同步采集轴承的信号,运用计算阶比跟踪实现了轴承时变振动信号的等角度重采样,再计算经过重采样处理后的角域信号复杂度,将其作为故障识别的依据。最后,通过轴承实测数据的诊断与对比试验验证了该方法的正确性。     

阶比分析技术的发展应用与展望

介绍阶比分析技术的有关概念和实现旋转机械阶比分析的技术发展,以及基于转速计及跟踪滤波器的阶比分析技术、基于转速计信号的计算阶比跟踪技术和无转速计计算阶比跟踪技术.对阶比分析技术的应用进行了介绍.     

基于瞬时频率估计的旋转机械阶比跟踪

提出了基于瞬时频率估计(Instantaneous frequency estimation,IFE)实现旋转机械阶比跟踪的新方法,其优点是简化了阶比分析对硬件的要求,用软件的方法实现了阶比跟踪,仿真与实际测试试验验证了本方法的正确性。本方法实现了旋转机械非平稳振动信号中参考轴瞬时转速的跟踪、估计算法,为阶比分析的实际应用提供了一种新方法,是对原有阶比跟踪技术的有力补充,特别适合于虚拟仪器发展的要求。     

基于阶比跟踪的带钢冷轧过程轧辊偏心信号分析

针对板带轧制厚度控制过程中轧辊偏心扰动难以在线测量和准确表达问题,提出新的系统解决方法。根据板带轧制原理,建立轧辊偏心在线软测量模型,通过采集得到的压下缸位移、轧制力、出口板厚等数据对轧制过程中的轧辊偏心信号进行计算,从而解决轧辊偏心难以在线测量的问题。为解决轧制过程速度变化带来的偏心信号频率和周期的变化问题,在轧辊偏心分析中,引入阶比跟踪技术计算角域等角度采样时标,通过拉格朗日插值计算实现角域重采样,把轧制过程数据的时间序列转化为轧辊转动等角度采样的角域序列。同时,通过厚度信号的角域平移,解决由板厚信号滞后带来的数据不匹配问题。利用小波滤波、相干时间平均法实现依据带钢冷轧过程数据进行轧辊角域偏心波形的分析和提取,为实现轧辊偏心的有效补偿打下基础。     

基于Viterbi算法的Gabor阶比跟踪技术

结合旋转机械启停阶段振动信号的特点,提出一种基于Viterbi算法的Gabor阶比跟踪(Gabor order tracking based on Viterbi,V_GOT)算法,此算法采用Viterbi算法代替了传统的Gabor阶比跟踪(Gabor order tracking,GOT)算法中的时频滤波技术.V_GOT算法和传统的GOT算法相比,其能够对复杂机械振动信号产生的邻近阶比和交叉阶比分量进行有效的跟踪和分离,并且具有计算量小、精度高、无需转速计等硬件和用纯软件的方法实现等优点.详细讨论了V_GOT技术的基本原理、算法及进行阶比跟踪的实现过程,另外,对偶函数对Gahor阶比跟踪结果的影响进行了深入的研究.采用仿真和实际试验对V GOT算法进行了验证,试验结果表明该方法能够在时频域准确地提取幅值和复杂频率变化的阶比,适合于复杂旋转机械振动响应特征提取.     

基于多尺度线调频基稀疏信号分解的齿轮故障信号阶比分析

针对变转速齿轮箱故障振动信号调制边频带难以识别的问题,提出一种基于多尺度线调频基稀疏信号分解的阶比分析方法.该方法先采用基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法对齿轮箱振动信号进行分解,提取齿轮的啮合分量与调制边频分量,由啮合分量的时频分布曲线得到瞬时转频估计,再基于获得的瞬时转频对啮合分量与调制边频分量之和进行等角度重采样,将非平稳的分量信号转化为平稳信号,对重采样后的信号进行阶比分析,诊断齿轮故障.与传统的直接对齿轮箱故障振动信号进行阶比分析的方法比较,结果表明,提出的基于多尺度线调频基稀疏信号分解的阶比分析方法抗噪性强,调制边频带识别效果好.仿真算例与应用实例验证了本方法的有效性.     

旋转机械阶比分析中的零相位跟踪滤波法

提出了一种用零相位数字滤波实现阶比跟踪滤波的新方法，与传统的以硬件实现的阶比跟踪滤波方法相比，该新方法有无需跟踪滤波硬件、用纯软件的方法实现和对原始采样信号不产生相位移动等优点。详细讨论了这一方法的理论依据和算法，在算法中提出了数据分段重叠滤波方法，有效地抑制了一般分段数字滤波产生的边缘效应。仿真试验和实际测试验证了方法的正确性和有效性。     

静态无人机电机旋翼噪声分析及试验

多旋翼无人机以其操作便捷、具有趣味性,在很多领域得到了广泛应用,而更多的应用场景对于噪声的限制要求也越来越高。利用无人机静态测试的方法,测试微小型旋翼无人机旋翼电机组件在静态模式下20%转速、60%转速以及最大功率的转速状态下的旋翼电机的A计权声压级,计算出等效连续声级,并利用快速傅立叶分析多电机和电机旋翼组件对于噪声的影响。测试表明,电机旋翼组件在中低转速下噪声级受转速影响较小;而中高转速下,随着转速增加噪声等级增加较为明显。根据不同旋翼无人机的工作特性和起飞重量,合适配置电机旋翼组件可以降低噪声水平。     

车用发电机噪声一致性试验研究

在专用声学实验室,对同一批次的3台发电机进行噪声一致性试验。测试分析表明:发电机总声压级一致性较差,6阶次、12阶次、18阶次噪声一致性较好,36阶次噪声一致性较差;发电机总声压级一致性好坏主要由36阶次噪声一致性决定。该研究确定了发电机噪声一致性的影响因素,为下一步电机降噪指明了方向。     

基于声全息技术的涡轮增压直喷汽油机噪声源识别试验研究

采用声全息法对某涡轮增压缸内直喷汽油机3000 r/min和5000 r/min时空载、50%负荷和100%负荷工况进行了噪声源识别试验研究。试验结果表明:该发动机辐射噪声的主要部位有机体两侧面、发电机表面、高压油泵、惰轮和张紧轮、变速箱箱体、油底壳和缸盖罩,且辐射强度随着工况的变化而改变。总体上看,同一负荷下,随着转速的上升,发动机各侧面的辐射噪声声压级增加。同一转速下,负荷越大,发动机各侧面的辐射噪声声压级越强,进排气侧的辐射噪声的声压级比前端面高。     

深沟球轴承噪声测试分析

通过对深沟球轴承噪声声压级的测试，得出了振动值较大的轴承和有异常声轴承的声压级比精品轴承高，开式轴承的声压级比闭式轴承的声压级高等一些有益的结论，为低噪声深沟球轴承的设计、加工工艺方法的改进、轴承噪声仿真模型验证、噪声与谐波回归分析等研究提供有效依据。     

基于小波多分辨率分析的风力发电机的故障特征提取与识别

利用小波多分辨率分析的方法对风力发电机振动信号进行分析,并运用小波变换对测得的信号进行处理,达到对风力发电机组故障的诊断识别。将提取的振动信号映射到小波基函数上,经平移和伸缩具有正交性的小波函数,然后再经小波变换归一化得到小波分解序列的幅值,以此作为诊断识别的特征值,实现了在多尺度下特征信息的提取与故障识别,说明该方法行之有效。     

基于协整分析的风力机多工况监测与故障诊断

为降低装备故障率、减小停机损失,提出一种基于协整分析的装备多工况监测与故障诊断方法。基于监控与数据采集系统采集的数据,利用随机森林特征选择算法提取与装备故障相关的关键特征变量;通过对关键特征序列的协整分析,计算协整系数,建立协整残差模型,获得反映装备状态变化的最优残差序列;采用概率图分析最优残差序列,完成了多工况状态的区间划分,确定了每种工况对应的残差预警阈值,实现了状态监测与故障预警。某型号直驱式风力机的研究结果表明：所提出的方法能有效分析非平稳时间序列,利用残差阈值可以监测电机故障、识别风力机工况,提高故障诊断的准确性。     

滚齿加工直齿面齿轮的噪声检测试验

首先滚齿加工出直齿面齿轮,然后进行试验台的搭建。通过变频器调节电动机的频率,用声级计测出不同频率下的最大噪声,绘出频率与最大噪声的曲线图,并对其进行分析。     

基于计算流体动力学解析的液压锥阀噪声评价

结合试验结果和计算流体动力学的解析结果，研究液压锥阀的噪声评价方法。对Oshima和Ichikawa试验所用的液压锥阀进行计算流体动力学解析，得到流入和流出两种工况下，对应不同的锥面夹角时阀座上的压力分布和速度分布。
对压力和速度进行积分加权分析，结合前人试验所得液压锥阀噪声特性，找到一种基于压力分布和漩涡脱离回流的液压锥阀噪声特性评价方法。应用该方法对实际液压锥阀进行噪声评价，评价结果与试验结果一致，证明了该方法的可行性。     

不确定声场分析的区间矩阵分解摄动有限元法

针对修正一阶区间摄动有限元法存在的一阶Taylor展开误差较大和求解摄动逆矩阵时计算效率不高的缺陷,提出区间矩阵分解摄动有限元法(Decomposed interval matrix perturbation finite element method, DIMPFEM)。该方法将系统动态刚度矩阵分解为若干系统子矩阵之和,每个系统子矩阵的摄动矩阵用摄动因子和常量矩阵的乘积表示,避免了摄动矩阵的Taylor展开误差;采用Epsilon算法求解摄动逆矩阵的修正Neumann级数,有效提高了计算效率。将DIMPFEM应用于具有区间参数的二维管道和二维商务车声腔模型的声压响应分析,分析结果表明,与修正一阶区间摄动有限元法比较,DIMPFEM获得了更高的计算精度和计算效率。     

基于声学灵敏度的汽车噪声声-固耦合有限元分析

车身结构声辐射的预测对于噪声的控制和降低有着重要的意义.首先推导了声-固耦合有限元的控制方程,并得到模态参与因子和板块声学贡献量的计算方法;然后以某商务车为研究对象,应用虚拟试验场技术,建立声-固耦合有限元模型,包括车身与汽车室内空腔的有限元模型;选择车身与底盘的连接点作为声学灵敏度分析的激励点,采用声-固耦合有限元法,计算得到各悬置点至驾驶员耳旁的声学灵敏度;从声学灵敏度分析结果中发现,车身模态在共振峰70、138、200 Hz处均存在较大的峰值;研究这三个峰值的频率点及其结构,并计算结构模态和声学模态参与因子以及车身板块的声学贡献量,最终得出对车内声学响应影响最大的板块和结构模态.