基于瞬时频率估计的谐振分析及应用.pdf

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1、第31卷第4期2014年8月内燃机与动力装置I．C．E&PowerplantV01．31No．4Aug．2014【试验研究】基于瞬时频率估计的谐振分析及应用史振盛1，王桂华1，张强1，闫云乔2(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．福田雷沃国际重工股份有限公司，山东潍坊261206)摘要：针对装载机工作过程中振动强烈的问题，从振动信号的分析入手，提出了基于瞬时频率估计的旋转机械谐振分析方法。结合快速傅里叶变换，采用瞬时频率估计方法直接从振动信号中提取出转速信息，建立了整机谐振分析方法，并进行了转速对比和实测故障数据分析。结果表明转速提取方法准确有效，通过谐振分

2、析实现了旋转不平衡部件诊断以及车架、驾驶室等零部件的固有频率的识别。与传统方法相比，本研究方法简化了测试的硬件要求。提高了整机振动检测的精度和效率。关键词：瞬时频率估计；峰值搜索法；旋转机械；谐振分析中图分类号：TK427文献标志码：A文章编号：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引言随着人们对工程机械操作舒适性的要求不

6、断提高，振动和噪声成为工程机械设计中非常重要的因素，NVH(Noise，Vibration，Harshness)性能已成为衡量工程机械设计水平的重要指标‘1

7、。旋转机械在工程机械领域应用广泛，不可或缺，而旋转机械的振动问题成为影响整车NVH性能的重要方面。为降低整车的振动水平，对旋转机械进行振动监测和故障诊断十分必要。旋转机械通常由轴承、齿轮、风扇等部件构成，这些零部件发生振动时的频率通常是旋转基本频率的倍数关系。进行谐振分析，从谐波的成分可以分析出零部件的振动情况，进而可以诊断出工作异常作者简介：史振盛(1989一)，男，山东聊城人，硕士研究生，主要从事隔振研究与优化设计。收稿

8、日期：2014—02—27内燃机与动力装置2014年8月的机械零件。谐振分析的关键是要对振动信号等角度采样，获得相应时刻的转速信号，这就需要专门的硬件来实现心]。对于不能安装转速传感器的场合，徐敏强提出了基于Haar小波分析的振动信号瞬时频率的计算方法∞1，赵晓平提出了ST盯Viterbi拟合法进行瞬时频率估计∽1，并取得了一定的效果。本文采用瞬时频率估计(InstantaneousFrequen-cyEstimation，IFE)方法并结合快速傅里叶变换(FastFourier