Vyhodnocování signálů vibrací, var. 1

Samostatná práce z diagnostických systémů 2005

Vypracoval: Lukáš Čeřovský

Vlastnosti ozubených převodů

• Zuby obou kol se opotřebovávají stejnoměrně

• Zuby převodovky generují vibrace se zubovou frekvencí fz

• Zubová frekvence je dána otáčkami a počtem zubů ZZ n

rpmf

60

Závady ozubených převodů

• Poškozený nebo vylomený zub způsobuje nadměrné namáhání ostatních zubů

• Včasné odhalení závady zubu může zachránit ostatní kola

Diagnostika závad převodů

• Změření signálu senzorem vibracípoškozený zub mění obálku zubového signálu

• Analýza signálu vibracea) Analýza spektra signálu

b) Analýza kepstra signálu

c) Analýza demodulací signálu

• Vyhodnocení– Určení poškozeného kola

– Určení počtu poškozených zubů

Měřicí řetězec1. Simulátor poškozené převodovky

ETC, sw Analyzer

2. Zvuková karta PC „Creative AudioPCI (ES1371, ES1373)(WDM)“

3. Matlab 6.5 Data acquision toolbox, objekt „winsound“ vzorkování 11025Hz Zpracování a vyhodnocení signálu

USB PCI

AC signál

a) Analýza spektra signáluAnalýza ve frekvenční oblasti

• Výpočet spektra rychlou fourierovou transforací

• V okolí zubové frekvence poškozeného převodu se objeví další frekvence

• Další zpracování je problematické

b) Analýza kepstra signálu

Analýza v časové oblasti

• Výpočet reálného kepstra signálu

• Hledání lokálních extrémů a určení jejich vzdálenosti

• Určení poškozeného kola (podle počtu zubů)

Kepstrum - vibrační signál

Kepstrum – okno hann

Kepstrum - medián

Práh pro rozlišení impulsůmean(abs(x))

c) Analýza demodulací signáluAnalýza v časové oblasti• Určení zubové frekvence (z fft nebo je známa)• Amplitudová demodulace signálu• Derivace a filtrace demodulovaného signálu• Určení periody modulačního signálu• Určení poškozeného kola (podle počtu zubů)

Demodulace – modulační signál

Demodulace – diference a hann

Demodulace – odečtení mediánu

Práh pro rozlišení impulsů3*mean(abs(x))

Určení periody poškozeného zubu

• Vypočtení vzdáleností mezi jednotlivými impulsys=mean(abs(vzorkyCx)); %urceni prahu sumu

n=1; t2=0; z=1;

for j=(1:length(vzorkyCx))

t2=t2+1;

if (vzorkyCx(j)<s) z=0;

elseif (z==0)

tv2(n)=t2; z=1; t2=0; n=n+1;

end

end

• Určení periody jako mediánu vzdálenostít2=median(tv2);

Zhodnocení použitých metod

sk. kolo správně demodulace kepstrum

1 1 porucha 1/12 porucha 1/12 porucha 1/12

1 2 porucha 1/14 porucha 1/14 porucha 1/14

2 1 porucha 1/13 porucha 1/13 porucha 1/13

2 2 porucha 1/15 porucha 1/15 podezření 4

3 1 porucha 1/15 porucha 1/15 porucha 1/15

3 2 porucha 1/11 porucha 1/11 porucha 1/11

3 - bez poruchy podezření 2 podezření 4