發動機慣性參數與激勵力識別及其故障診斷方法研究

《發動機慣性參數與激勵力識別及其故障診斷方法研究》是依託華南理工大學，由楊志堅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：發動機慣性參數與激勵力識別及其故障診斷方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊志堅
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

目前發動機的狀態監測與故障診斷分析對象的特徵與故障的對應關係不明確，難以從理論上進行直觀地分析，提取的特徵通用性不好，導致發動機故障診斷髮展十分緩慢，且沒有一套成熟的診斷系統可進行實際套用。本課題擬將發動機激勵力作為故障診斷新的分析對象，通過理論分析、試驗研究等方法建立發動機激勵力故障特徵庫，實現其診斷方法。在進行故障診斷前，首先提出一種同時識別發動機支承系統動剛度與阻尼特性的慣性參數識別方法，然後利用識別的結果從發動機表面振動中提取發動機的激勵力，並用離散頻譜校正理論來提高識別的精度。.通過課題的研究，將為發動機故障診斷提供一種有效的手段，從理論上得出剛體慣性參數識別(包括支承系統動態特性)、發動機激勵力精確識別的方法，並通過試驗驗證。研究成果還可為發動機懸置系統的最佳化設計提供必要的基礎，最終形成發動機振動設計、狀態監測與維護所必需的一整套完整的測試分析理論體系與方案。

結題摘要

發動機慣性參數的獲得是發動機懸置系統設計和最佳化的必要條件，而在設計發動機懸置系統時如果能獲得該發動機的激勵力特性，將使得設計更有針對性；同時發動機激勵力直接反映了發動機工作狀態，對故障的敏感程度高。本項目針對發動機慣性參數和激勵力的識別方法及其在故障診斷方面的套用進行了一系列的研究。研究了基於振動的發動機慣性參數識別方法，分別推導了忽略剛度和阻尼的懸吊法、已知剛度和阻尼的支撐法來進行發動機慣性參數識別，推導了未知支撐的發動機慣性參數和支撐動剛度的全參數識別方法，仿真和試驗結果表明，三種方法在支撐剛度較小，剛體模態頻率遠低於發動機彈性體模態頻率的情況下，三種方法對於發動機慣性參數的識別的精度差別不大，懸吊法相對來說更易實施，精度更高；而對於研究發動機在實際工作狀態來說，使用全參數識別法不僅能獲得發動機慣性參數，而且能同時獲得懸置的動剛度特性，可獲得完整的發動機振動系統的特性。研究了基於振動的發動機激勵力識別方法，主要研究了如何利用離散頻譜校正理論來提高識別的精度，減少算法的複雜度。首先引入了離散頻譜校正方法和基於調製FFT的校正法，驗證了離散頻譜校正方法可有效地提高識別精度；然後推導了高斯白噪聲背景下比值校正法的校正精度公式，得出加Hanning窗比值校正法校正精度高、抗噪性能高的特點，並將其引入了發動機激勵力的識別。通過多體動力學仿真和試驗進行了驗證。通過建模仿真和實驗對氣門間隙大、凸輪軸承鬆脫和活塞敲缸等典型發動機故障進行了研究，從激勵力變化這一內在因素來分析機體表面振動回響變化，深層次了解故障引起的機體異常振動成因和特性，為發動機故障診斷研究提供一種新方法。