基于瞬時頻率估計的諧振分析及應(yīng)用.pdf

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1、第31卷第4期2014年8月內(nèi)燃機與動力裝置I．C．E&PowerplantV01．31No．4Aug．2014【試驗研究】基于瞬時頻率估計的諧振分析及應(yīng)用史振盛1，王桂華1，張強1，閆云喬2(1．山東大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，山東濟南250061；2．福田雷沃國際重工股份有限公司，山東濰坊261206)摘要：針對裝載機工作過程中振動強烈的問題，從振動信號的分析入手，提出了基于瞬時頻率估計的旋轉(zhuǎn)機械諧振分析方法。結(jié)合快速傅里葉變換，采用瞬時頻率估計方法直接從振動信號中提取出轉(zhuǎn)速信息，建立了整機諧振分析方法，并進行了轉(zhuǎn)速對比和實測故障數(shù)據(jù)分析。結(jié)果表明轉(zhuǎn)速提取方法準確有效，通過諧振分

2、析實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)不平衡部件診斷以及車架、駕駛室等零部件的固有頻率的識別。與傳統(tǒng)方法相比，本研究方法簡化了測試的硬件要求。提高了整機振動檢測的精度和效率。關(guān)鍵詞：瞬時頻率估計；峰值搜索法；旋轉(zhuǎn)機械；諧振分析中圖分類號：TK427文獻標志碼：A文章編號：1673—6397(2014)04—0011—05HarmonicAnalysisandApplicationbasedonInstantaneousFrequencyEstimationSHIZhen—shen91，WANGGui—hual，ZHANGQian91，YANYun—qia02(1．SchoolofEnergyandPowe

3、rEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，China；2．FotonLovolInternationalHeavyIndustryCo．，Ltd．，Weifang261206，China)Abstract：Anewmethodofharmonicanalysisofrotatingmachinerybasedoninstantaneousfre-quencyestimation(IFE)isproposedtosolvethestrongvibrationofloader．CombinedwithfastFou—tiertransfo

4、rm，thealgorithmofIFEcouldextractthespeedsignaldirectly．Amodelisestablishedtoanalyzetheharmonicofthewholevehicle．Meanwhile，thespeedcontrastingandmalfunctiondataanalysisisconducted．Theresultsshowthatthemethodofextractingspeediseffectiveandthehar-monicanalysiscandiagnoseunbalancedrotatingpartsan

5、ddistinguishnaturalfrequencyofthecabandtheframe．Comparedtothetraditionalmethod，theanalysisreducesrequirementsofvibrationmeasurementandimprovesaccuracyandefficiencyofvibrationtests．KeyWords：InstantaneousFrequencyEstimation；PeakSearchMethod；RotatingMachinery；HarmonicAnalysis引言隨著人們對工程機械操作舒適性的要求不

6、斷提高，振動和噪聲成為工程機械設(shè)計中非常重要的因素，NVH(Noise，Vibration，Harshness)性能已成為衡量工程機械設(shè)計水平的重要指標‘1

7、。旋轉(zhuǎn)機械在工程機械領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，不可或缺，而旋轉(zhuǎn)機械的振動問題成為影響整車NVH性能的重要方面。為降低整車的振動水平，對旋轉(zhuǎn)機械進行振動監(jiān)測和故障診斷十分必要。旋轉(zhuǎn)機械通常由軸承、齒輪、風(fēng)扇等部件構(gòu)成，這些零部件發(fā)生振動時的頻率通常是旋轉(zhuǎn)基本頻率的倍數(shù)關(guān)系。進行諧振分析，從諧波的成分可以分析出零部件的振動情況，進而可以診斷出工作異常作者簡介：史振盛(1989一)，男，山東聊城人，碩士研究生，主要從事隔振研究與優(yōu)化設(shè)計。收稿

8、日期：2014—02—27內(nèi)燃機與動力裝置2014年8月的機械零件。諧振分析的關(guān)鍵是要對振動信號等角度采樣，獲得相應(yīng)時刻的轉(zhuǎn)速信號，這就需要專門的硬件來實現(xiàn)心]。對于不能安裝轉(zhuǎn)速傳感器的場合，徐敏強提出了基于Haar小波分析的振動信號瞬時頻率的計算方法∞1，趙曉平提出了ST盯Viterbi擬合法進行瞬時頻率估計∽1，并取得了一定的效果。本文采用瞬時頻率估計(InstantaneousFrequen-cyEstimation，IFE)方法并結(jié)合快速傅里葉變換(FastFourier