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基于时频分析的内燃机曲轴轴承磨损故障的诊断研究.pdf
第33卷第6期 中国科学技术大学学报 V01.33,No.6
UNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA 3
2003年12月JOURNALOF Dec.200
文章编号:0253-2778(2003)0643709-09
基于时频分析的内燃机曲轴轴承
磨损故障的诊断研究
贾继德1‘3,孔凡让1,李志远2,姜斯平3
1.中国科学技术大学精密仪器与机械系,古肥230026;2台肥工业大学.台肥230009
(3蚌埠汽车管鲫学院,蚌埠233011)
摘要:内燃机曲轴轴承所受到的冲击信号是非平稳、时变信号,用传统的诊断方法难
以进行故障的早期发现和诊断.论文运用振动测试技术,测取不同间隙下主轴承座及
机体上的振动信号,然后充分利用了小波包无冗余、无疏漏、正交地分解信号到独立
的频带内的能力及时频分布对时变信号良好的描述能力,发展了一种基于小波包的
重分配平滑伪魏格纳维尔分布的时频分析方法.通过对振动信号进行了分析比较,其
干扰项少而分辨率高,既能定性揭示曲轴轴承磨损故障的变化规律,又能定量地诊断
该故障.
关键词:主轴承磨损;小波包;魏格纳维尔分布;时频分析;故障诊断
中图分类号:‘IH165.3 文献标识码:A
O引言
由于发动机的磨损及安装、调整维修不当等原因,造成发动机曲轴轴瓦与曲轴轴颈之间
配合间隙过大,引起发动机振动冲击、噪声加剧的故障,简称为大瓦响故障.当该故障发生
时,它不仅影响发动机的动力性,同时还影响发动机的经济性及可靠性.严重时能导致曲轴
轴承烧毁和曲轴断裂等严重损坏.所以对其进行早期预测,视情修理是保证发动机良好运行
的必要条件.然而由于曲轴轴承是位于发动机内部,系统传递特性差.而多缸发动机的曲轴
轴承支承是~个超静定的多支承点系统,某个主轴承磨损、松旷所引起的机体振动变化并不
太明显.另外还受到以下因素的影响:1)工作过程的多变性的影响,既有旋转运动引起的振
动,也有往复运动引起的振动,还有燃烧时造成的冲击振动;振动激励源多重性,众多的激励
源相互重叠、干扰、映射,故测得的振动信号很复杂,不仅是非平稳的,而且不完全由正弦波
组成”o.传统的Fourier变换在信号分析与处理的发展中发挥了极其重要的作用,它较适用
于平稳信号的分析和处理.而且,它无法同时兼顾信号在时域和频域中的全貌和局部化特
征,而这些局部化特征恰是故障的表现”o.为了分析和处理非稳态信号,人们希望能有一种
收稿日期:20014)315
t15tcedu明
作者简介:贾继德,男,1962年生.副教授研究方向:信号分析,故障渗断E-mall:jidejla@taetil
万方数据
710 中国科学技术大学学招 第33卷
分析方法把时域分析和频域分析结合起来.即信号的联合时一频分布.短时Fourier变换虽
然可以处理这类信号,然而由于测不准原理的限制,时间和频率分辨力的矛盾.使得选择合
适的窗函数变得十分困难.小波变换由于采用变化的窗,时间和频率分辨力的矛盾得以调
和,但小波变换实质上是一种时间一尺度分析,虽然小波包分析可以相对提高频率分辨率,但
得到的仍然只是窄带信号,无法准确得到单一频率信息”1.而魏格纳维尔分布(Wigner.Ville
多,也取得了一些可喜的成果。。。…。.目前,对于曲轴轴承磨损故障的诊断研究,已经取得了
一些成果:6“…,但未能完全
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