基于自適應(yīng)計(jì)算階次跟蹤的旋轉(zhuǎn)機(jī)械階次分析系統(tǒng).pdf

1、階次分析技術(shù)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析和故障診斷的重要技術(shù)之一，其特點(diǎn)是充分利用轉(zhuǎn)速信息。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在升、降速階段產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)是一基頻隨時(shí)間不斷變化的非平穩(wěn)信號(hào)，基于FFT的傳統(tǒng)譜分析方法無(wú)法有效的提取和分析該階段的特征信息，而階次分析技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一問(wèn)題。本課題主要圍繞這一全新的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)分析技術(shù)而展開(kāi)。 轉(zhuǎn)速計(jì)算是階次分析中的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于一階數(shù)字微分、單脈沖分段插值的轉(zhuǎn)速計(jì)算方法。該方法通過(guò)

2、對(duì)一階數(shù)字微分計(jì)算得到的初始轉(zhuǎn)速進(jìn)行分段變點(diǎn)數(shù)插值，獲得每個(gè)采樣時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，建立起了轉(zhuǎn)速值同振動(dòng)幅值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為后續(xù)的階次分析打下了基礎(chǔ)。 階次跟蹤技術(shù)一直是階次分析的研究重點(diǎn)，本文在比較和分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外各種階次跟蹤方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合求解的初始轉(zhuǎn)速和圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，提出并實(shí)現(xiàn)了基于圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的自適應(yīng)計(jì)算階次跟蹤技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)轉(zhuǎn)速變化的大小，自適應(yīng)的選擇不同的方法進(jìn)行階次重采樣。在轉(zhuǎn)速變化緩慢時(shí)，采用一次線性插值方法

3、；在轉(zhuǎn)速變化大時(shí)，采用勻角加速運(yùn)動(dòng)方程方法；在轉(zhuǎn)速變化劇烈時(shí)，采用三次樣條插值的方法來(lái)進(jìn)行階次跟蹤。該方法在保證計(jì)算精度要求的同時(shí)，提高了計(jì)算的執(zhí)行效率。對(duì)階次重采樣后的振動(dòng)信號(hào)作FFT即可得到階次譜。為了得到階次譜中感興趣階次的時(shí)域波形，文章還實(shí)現(xiàn)了基于Gabor時(shí)頻濾波技術(shù)的階次分量提取。 時(shí)頻譜陣是分析非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)的常用方法，但對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，時(shí)頻譜陣很難揭示出峰值同轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。本文在分析短時(shí)傅立葉變換實(shí)現(xiàn)原理的基

4、礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速曲線，提出并實(shí)現(xiàn)了基于轉(zhuǎn)速時(shí)刻加窗的傅立葉變換(FT)算法，為旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速譜陣計(jì)算提供了理論依據(jù)。 在深入研究現(xiàn)有階次分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)提出的新觀點(diǎn)和新方法，研制和開(kāi)發(fā)了面向旋轉(zhuǎn)機(jī)械的階次分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)從運(yùn)行界面、結(jié)果顯示到各項(xiàng)算法功能的實(shí)現(xiàn)均是利用VC++從底層編程開(kāi)發(fā)完成?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明本文所提出的階次分析方法是正確的、有效的，所研發(fā)的階次分析系統(tǒng)功能全面，具有明顯的實(shí)用價(jià)值，為推動(dòng)階