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缸套—活塞环声发射信号特征信息提取技术研究

发布时间:2019-11-19 23:00
【摘要】:缸套-活塞环工作过程中,声发射信号主要来源是两接触表面的微凸体接触与两接触表面间流体的黏滞摩擦所产生晶体的弹性变形、塑性变形、剪切、黏着等。声发射技术作为一种新型动态无损检测方法,由于可以有效的检测出材料中的诸如裂纹扩展、弹塑性变形以及其他形式损伤所发出的瞬态弹性波,因此,声发射信号可以用来实时、动态地表征缸套-活塞环表面间的实际接触与润滑状态。本文主要目的:对二冲程柴油机声发射信号进行分析提取出产生声发射信号的各个激励源,并对摩擦磨损试验机缸套-活塞环一个往复的声发射信号进行研究,找到声发射信号在不同条件下的变化规律。首先,通过对5S35ME-B9型号二冲程柴油机上止点和行程中点的声发射信号利用傅立叶变换和希尔伯特黄变换等方法进行时频分析,找到不同时刻和频率的声发射信号对应的激励源。然后,以摩擦磨损试验机为研究对象,通过改变缸套-活塞环间的法向载荷和相对运动速度来分析声发射信号特征信息随载荷、速度的变化关系。最后进行干摩擦实验来分析声发射信号与润滑状态之间的关系。结果表明,喷油器喷油与高温高压气体的燃烧、气阀座的冲击和活塞环与缸套珩磨纹的接触会产生明显的声发射信号,根据对不同激励源的声发射信号进行分析可以检测出不同部件的工作状态。在不同载荷和转速下,往复实验机缸套-活塞环一个周期的声发射信号幅值随着时间的变化而变化,在上止点到下止点之间呈现先增加后减小的趋势。在缸套-活塞环的上、下止点位置时声发射信号幅值最小,在上止点和下止点之间声发射信号幅值有最大值。当载荷相同时,声发射信号幅值和频域随着速度的增加而增加。当速度相同时,声发射信号幅值随着载荷的增加而增加,当载荷过大时,声发射信号幅值会出现明显的增加,此时缸套-活塞环的润滑出现异常,并根据声发射波形图可以找到出现异常的位置。当速度和载荷相同时,与充分润滑条件下的声发射信号相比,干摩擦条件下的声发射信号幅值有比较明显的增加。
【图文】:

均值曲线,均值曲线,包络线,模态


的;任何时候,一个信号都可W包含许多IMF,如果模态函数相互重叠,便形成逡逑复杂信号。在此假设的基础上,可^^采用EMD方法通过下面的步骤对任何信号逡逑^t)进行分解。图2.邋1为典型固有模态函数的包络线及均值曲线。逡逑4翁kwMir商Ml逡逑I逦I逦>逦逦i逦t逦1逦逦}逦逦f邋,,逦——J逦I逦逦——逡逑ID逦2Q逦3D逦4D逦30逦6D逦了邋0逦}邋SD逦!DD逦U邋日逦120逡逑图2.1典型固巧模态幽数的包络线及均值曲线逡逑Fig.2.1邋typical邋envelope邋and邋intrinsic邋mode邋function邋curve逡逑对任意信号s(t),首先确定信号所有的局部极值点,然后用H次样条线将所逡逑11逡逑

波形图,仿真信号,波形图,频谱图


逡逑稳信号,频谱图如图2.3所示,从频谱图中可W看出信号的频率范围位于逡逑0化-150化之间,其中主要在12.35化、98.77化和123.5化几个频率。逡逑n逦原始信号1逡逑0逦I逦I逦I逦I逦I逦V邋,邋W邋I逦I逦逡逑日邋1日邋20逦30逦40邋甜邋朗逦7日逦孤邋孤逡逑图2.2仿真信号波形图逡逑Fig2.2邋化e邋sim山ation邋signal邋waveform邋figure逡逑雨始口骨1嶀巧逡逑…口邋X;;品 ̄ ̄■逦■逦'逦逦逦?逦■逦'逦'逦1逡逑Y:邋40.24逡逑35邋-逦-逡逑30邋-[!逦-逡逑2S邋-1邋I逦X;邋123.S逡逑I逦1邋X;邋9S.77邋怎逡逑悇邋20邋.逦-邋‘7。7*邋^逦-逡逑°0逦so邋100逦1SO逦200逦2SO邋300逦3SO逦4邋DO逦4邋SO逦SOO逡逑拥?案<邋Hz邋>逡逑图2.3仿真信号频谱图逡逑Fig2.3邋化e邋simulation邋signal邋spectrum逡逑利用EMD方法对信号进行分解,得到各IMF分量如图2.4所示,对各个分逡逑量进行频谱分析得到各IMF分量的频谱图如图2.5所示。逡逑从图2.5中可W看出IMF1分量主要是由123.5化和98.77化两个频率的信逡逑号组成,两个频率信号频谱图中幅值大小与原始信号频谱图中该频率幅值大小基逡逑本相同,因此,认为IMF1分量对应义=sin(t)*sin巧*邋t)这个信号。IMF2逡逑和IMF3主要是12.35化频率的信号,将两个分量相加得到信号频谱图中幅值与逡逑原始信号频谱图中该频率幅值大小相同
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK421

【参考文献】

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本文编号:2563280

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