【文章內(nèi)容簡介】 障及診斷方法 ? 在不同頻率的激勵(lì)作用下 ， 根據(jù)輸入信號(hào)和輸出響應(yīng)之間的互相關(guān)函數(shù)可以求出各頻率下從激勵(lì)點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)之間的幅值 、 相位傳輸特性 ， 從而得到相應(yīng)的 頻率響應(yīng)函數(shù) 。 ?用來測(cè)量一種隨機(jī)干擾的 平均傳遞速度 ： 考慮沿某一方向傳播的某種干擾 ， 當(dāng)我們?cè)诖朔较蛏舷嗑?L的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量此干擾時(shí) ， 得到兩個(gè)信號(hào) ， 用這兩個(gè)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)即可以識(shí)別出干擾傳播的方向和平均傳播的時(shí)間 。 列車常見故障及診斷方法 求 平均傳輸速度 激勵(lì)噪聲 h( t )經(jīng)過傳感器 x和傳感器 y的時(shí)差 ，用測(cè)得的 x( t )和 y( t )兩路信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析可得 ，如果 L已知，則激勵(lì)噪聲在通道中的傳輸速度 ，而 v的符號(hào)反映了激勵(lì)信號(hào)在通道中的傳輸方向。 ?? ?? mV = L m?互 相 關(guān) 分 析?K ( )xy??m0L傳 感 器 X 傳 感 器 y激 勵(lì) 噪 聲y ( t ) x ( t )Vth ( t )列車常見故障及診斷方法 列車常見故障及診斷方法 問題：自相關(guān)函數(shù)的主要應(yīng)用是什么？ 答案：提取信號(hào)中的周期性成分 時(shí)域分析 ： 只能粗略地回答機(jī)械設(shè)備是否有故障 頻域分析： 能回答故障發(fā)生部位信息 目前頻域分析是機(jī)械故障診斷中用得最廣泛的信號(hào)處理方法之一 列車常見故障及診斷方法 頻域分析方法 陳玥彤 列車常見故障及診斷方法 時(shí)間（ 橫坐標(biāo) ） 頻率 (橫坐標(biāo) ) 時(shí)域 頻域 即把以時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)域信號(hào)通過傅里葉變換分解為以頻率為橫坐標(biāo)的頻域信號(hào)，從而求得關(guān)于原時(shí)域信號(hào)頻率成分的幅值和相位信息的一種分析方法 傅里葉變換 列車常見故障及診斷方法 幅度譜分析 直接對(duì)采樣所得的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，求得關(guān)于該時(shí)域信號(hào)的頻率構(gòu)成信息 數(shù)學(xué)運(yùn)算式： x（ t） ： 時(shí)域信號(hào)（ 振動(dòng)加速度、速度或位移等一切以 t為自變 量的函數(shù)） X（ f）： 信號(hào)的幅度譜 ? ? dttxfX ft2j??????）（列車常見故障及診斷方法 功率譜分析 在頻域中對(duì)信號(hào)能量或功率分布情況的描述，包括自功率譜和互功率譜 。 自功率譜與幅度譜提供的信息量相同，相同條件下，自功率譜比幅度譜更為清晰 自功率譜計(jì)算方法： a、幅度譜計(jì)算 b、 相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換 列車常見故障及診斷方法 a、幅度譜計(jì)算自功率譜密度函數(shù)： 帕斯維爾定理推知，信號(hào)的幅度譜與自功率譜之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下 其離散化采樣的計(jì)算公式 （ N為采樣長度） ? ?TfXfS 2?）（? ? ? ? 2N |X|1 fNfS N ?列車常見故障及診斷方法 b、用相關(guān)函數(shù)計(jì)算功率譜： 設(shè)有時(shí)間歷程信號(hào) x（ t）和 y（ t）， 它們的自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)分別為 ， ， ，由維納 — 辛欽定理可得 ? ??xR ? ??yR ? ??xyR? ? ? ? ?? ?? dRfS f2xx ?????? ? ? ? ?? ?? dRfS f2yy ?????? ? ? ? ?? ?? dRfS f2xyxy ?????列車常見故障及診斷方法 應(yīng)用 下面來舉幾個(gè)例子說明頻域分析法在實(shí)際故障診斷中的應(yīng)用 例 1 利用頻譜診斷法檢驗(yàn)軸承質(zhì)量。 圖 3 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)頻譜 列車常見故障及診斷方法 如上圖 3所示，是滾動(dòng)軸承在加載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)信號(hào)的功率譜。試驗(yàn)是在專用的軸承試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的，用來代替常規(guī)的人工驗(yàn)收精密滾動(dòng)軸承?？梢钥吹剑囼?yàn)臺(tái)接收和處理的頻道信號(hào)頻帶相當(dāng)寬，從低頻一直到 80kHz的高頻，這樣，滾動(dòng)軸承在正常運(yùn)行下各個(gè)滾動(dòng)元件、套圈、保持器所激發(fā)的高頻共振信號(hào)可以全部接收和處理。從 0到 峰。在 12kHz、 2430kHz處，以及 6872kHz處均有附加的譜峰。由此可見，在功率譜圖上，信息時(shí)十分豐富的，需要選擇可靠和靈敏的頻帶作為診斷頻帶，并且和滾動(dòng)軸承在運(yùn)動(dòng)中的缺陷聯(lián)系起來。 列車常見故障及診斷方法 采用這種方法驗(yàn)收精密滾動(dòng)軸承，試驗(yàn)的結(jié)果與熟練技師人工驗(yàn)收的效果不相上下，有些軸承缺陷，人工驗(yàn)收不能發(fā)現(xiàn)，驗(yàn)收臺(tái)卻可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并提出警告。由于嚴(yán)格了驗(yàn)收規(guī)范，就減少了大修中更換軸承的次數(shù)，以及運(yùn)行中發(fā)生事故的可能性 。 列車常見故障及診斷方法 列車常見故障及診斷方法 例 2 利用功率譜診斷法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞間隙進(jìn)行診斷。 圖 4 拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的活塞套間隙下的噪聲的測(cè)定 圖 4所示是拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲功率譜，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1300r/min,處于滿載運(yùn)行的情況。圖中曲線相當(dāng)于活塞與缸套間隙為 h=， ， 。在 ，雖然總的趨勢(shì)與其他譜峰相同，但間隙變化的影響很??；在 9kHz的譜峰處，其功率與活塞、套缸間的間隙無關(guān)；而在 ，功率受間隙的影響最大。因此，對(duì)這兩個(gè)頻率處的功率值進(jìn)行檢測(cè)，即可診斷出活塞間隙的大小。 列車常見故障及診斷方法 列車常見故障及診斷方法 問題：什么是頻域分析方法 答案：把以時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)域信號(hào)通過傅里葉變換分解為以頻率為橫坐標(biāo)的頻域信號(hào)，從而求得關(guān)于原時(shí)域信號(hào)頻率成分的幅值和相位信息的一種分析方法 系統(tǒng) 第三 章 振動(dòng)診斷的理論基礎(chǔ) 輸入 輸出 激勵(lì) 響應(yīng) 列車常見故障及診斷方法 機(jī)械振動(dòng)是一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式。由于受外界條件的影響，機(jī)械系統(tǒng)將會(huì)圍繞其平衡位置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此即機(jī)械振動(dòng)。 在研究振動(dòng)問題時(shí)，一般吧外界對(duì)系 統(tǒng)的作用叫做激勵(lì)或輸入，把系統(tǒng)在激勵(lì) 作用下產(chǎn)生動(dòng)態(tài)叫做 響應(yīng)或輸出。 張格格 機(jī)械振動(dòng) 的分類 ?機(jī)械振動(dòng)有不同的分類方法。 ?按系統(tǒng)的輸入不同可分為自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)； ?按系統(tǒng)的輸出特性可分為簡諧振動(dòng)、非諧周期振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、準(zhǔn)周期振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng) 。 ?按振動(dòng)位移的特征可分為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和直線振動(dòng)。 列車常見故障及診斷方法 機(jī)械振動(dòng)的分類 ?按系統(tǒng)的自由度數(shù)目可分為單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)、多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)和彈性體振動(dòng)； ?按描述系統(tǒng)的微分方程可分為線性振動(dòng)和非線性振動(dòng) 列車常見故障及診斷方法 按其輸出的分類描述 ? 簡諧周期振動(dòng) 振動(dòng)量的時(shí)間歷程為單一