内积模极值方法在曲轴阻尼识别中的运用.pdf

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1、第4期2015年8月内燃机InternalCombustionEnginesNo．4Aug．2015内积模极值方法在曲轴阻尼识别中的运用陈正林(南通柴油机股份有限公司，江苏南通226014)摘要：传统的半功率带宽法在识别曲轴阻尼时误差较大。运用内积的相关性诊断特性识别曲轴阻尼，首先运用频谱细化方法F丌一Ffr求出固有频率，然后用求出的固有频率构造函数，并将构造的函数与响应信号做内积运算，最后通过优化搜索求内积模的极值，得到相应的衰减系数，即求得阻尼比。将该方法用于识别曲轴阻尼的实验中，识别结果准确。关键词：半功率带宽法；阻尼；内积；曲轴中

2、图分类号：TBl23文献标识码：A文章编号：1000—6494(2015)04—0039—03ApplicationofDampingIdentificationMethodoftheMaximumofInnerProductModuleinCrankshaftCHENZhenglin(NantongDieselEngineCo．，Ltd．，Nantong226014)Abstract：Traditionalhalf-powerbandwidthmethodhaslargeerrorincrankshaftdampingidentific

3、ation．Amethodforcrankshaftdampingidentificationbasedonthecorrelatedidentificationpropertyofinnerproductisproposed．Atfirst，FFT+Fr(fastFouriertransform+Fouriertransform)isusedtocalculatenaturalfrequency．Thenafunctionisconstructedbasedonthenaturalfrequency，andtheconstructedf

4、unctionisdoneinnerproductwiththeresponsesignal．Finally，thecorrespondingattenuationcoefficientisobtainedbysearchingthemaximumvalueoftheinnerproductmodules，anddampingratioisidentified．Thismethodisusedintheexperimentofcrankshaftdampingidentification，theresultisaccurate．Keywo

5、rds：half-powerbandwidthmethod；damping；innerproduct；crankshaft0前言结构在动力荷载的作用下会发生振动，当荷载消失时，结构的振动会慢慢减小直至静止，结构振动逐渐减小是由于结构有阻尼的存在。阻尼比是振动分析参数中的一个重要参数，表征振动系统能量耗散的能力，在机械结构振动l生能的分析中具有重要作用”’”。曲轴作为内燃机的一个重要部件，长期处于高负荷运转的高强度工作中，容易产生弯曲变形，甚至是断裂。如果能够准确识别曲轴在不同时期的阻尼比，即可作为曲轴状态是否良好的一个判别依据，有益于及时

6、发现曲轴是否存在安全隐患【31。1半功率带宽法半功率带宽法使用的频率响应函数是通过傅作者简介：陈正林(1979一)，男，江苏南通人，工程师，主要从事新产品开发。收稿日期：2015—02—23里叶变换得来的。此方法因为运算量小，计算简单而得到广泛运用，是最常用的频域诊断方法，目前大部分工程中都采用该方法来计算阻尼比。其阻尼比计算公式为：尸一盟与一2工以上公式是借助离散傅里叶变换(DFr)得到的。由于DFY离散谱线中难以恰好找到半功率点，阻尼的识别精度受频率分辨率的影响较大n51，特别是在小阻尼系统中。此外，傅里叶变换的积分时间上限需要是无穷

7、，实际工程中采样时间不可能达到无穷。因此，半功率带宽法还会产生截断误差。2内积模极值方法诊断阻尼比内积模极值方法是一种利用内积的相关性诊断特性识别阻尼的方法。单自由度有阻尼系统的振动微分方程【61为：2+2他戈+q2x=0(2)内燃机2015年8月式中，f为阻尼比，03。为无阻尼固有频率。其响应函数可以写成：x(t)=Ae”‘COS(09dt+妒)=CP”‘e’嘶+C'e“te-J地’(3)式中，c=鲁P”，f表示C的共轭复数，，2=和。为衰减系数，缈。=(-0。l／1一f2为有阻尼固有频率，曲轴阻尼一般为小阻尼，即f≤1，则∞。一CO。

8、。A和分别为幅值和初相位。为了利用内积运算可以解相关性的特性，构造函数如下：厂(f)=P“¨e“‘(4)式中，m和珊。分别为构造的衰减系数和固有频率。m∈n的值域，∞。∈co。的值域。然后将构