基于响应面模型的内燃机作功状态角振动识别方法研究
发布时间：2021-02-17 14:45
随着我国轨道交通行业的蓬勃发展和改革,内燃机车（动车）被广泛应用于市郊短途和大多数电气化欠发达地区。内燃机作为其动力源的关键部件,在车辆运行中一旦发生故障,若未及时发现处理,将导致严重后果。因此,对内燃机各缸作功状况监测与故障诊断显得至关重要。传统的故障诊断方案计算量大、周期长、检测工作繁重,难以满足现阶段在线快速检测诊断内燃机工作状况的需求。基于此本文从内燃机轴系角振动与激振力矩的基本关系理论出发,提出了利用多谐次响应面代理模型构建内燃机各缸作功状态识别检测模型的方法,该方法能够有效克服传统方法中存在的不足。内燃机故障诊断工作一般由采集信号数据,建立故障信号与故障模式的关联信息,再通过关联信息识别故障三个方面展开。因此本文首先以典型内燃发电机组为研究对象,对机组轴系角振动信号采集方法进行了详细研究,提出了利用光电法可弥补磁电法在低转速测量方面的不足;研究了利用轴系扭振实验结果修正轴系仿真动力学模型的方法,并对该修正方法进行了实验验证,用于产生准确样本;在此基础上,提出了基于多谐次响应面代理模型的内燃机各缸作功状态角振动识别方法,并对该方法进行了仿真和实验验证,可为在线快速检测诊断内燃...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 角振动信号采集、处理的国内外发展现状
1.3 内燃机故障诊断技术的国内外发展现状
1.4 主要研究内容
第2章 内燃机角振动信号测量方法研究
2.1 角振动测量原理
2.1.1 高频计数法
2.1.2 A/D拟合法
2.2 基于磁电传感器的角振动信号测量
2.2.1 磁电传感器角振动测量原理
2.2.2 磁电传感器的输出电压特性
2.2.3 磁电传感器测量误差及消除方法
2.2.4 低转速信噪比对角振动测量的影响分析
2.3 基于光电传感器的角振动信号测量
2.3.1 光电传感器角速度测量原理
2.3.2 采样频率所引起的误差分析及消除方法
2.3.3 测量部件偏心所引起的误差及校正方法
2.3.4 条纹码接头缝隙误差分析及校正方法
2.4 本章小结
第3章 内燃机轴系动力学模型校正方法研究
3.1 轴系当量模型惯量、刚度校正方法
3.1.1 利用启动、停机工况识别联轴器模态参数
3.1.2 利用连续升、降速空载工况识别轴系模态参数
3.2 内燃机气体简谐力矩的校正方法研究
3.2.1 气体简谐力矩计算方法
3.2.2 激振力矩与轴系扭振响应关系式
3.2.3 基于扭振试验的气体简谐力矩系数的修正方法
3.3 气体简谐力矩校正实例分析
3.3.1 轴系当量模型的建立
3.3.2 实验设计及研究
3.3.3 气体简谐力矩修正
3.4 本章小结
第4章 内燃机多谐次响应面模型的建立
4.1 内燃机各缸作功与响应基本理论
4.1.1 内燃机各缸力矩与轴系响应基本关系式
4.1.2 内燃机各缸作功状态对轴系部件的影响
4.2 识别各缸作功状态的多谐次选择原则
4.3 识别各缸作功状态的代理模型建立
4.3.1 试验设计方法选择
4.3.2 代理模型的构建
4.4 本章小结
第5章 内燃机作功状态识别模型的验证
5.1 内燃机作功状态识别模型的仿真验证
5.2 内燃机作功状态识别模型的实验验证
5.2.1 实验简介及数据处理
5.2.2 模型准确度检验
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进希尔伯特-黄变换的发动机敲缸异响故障研究[J]. 周小龙,姜振海,马风雷. 机械设计与制造. 2017(12)
[2]基于EMD-WVD与LNMF的内燃机故障诊断[J]. 牟伟杰,石林锁,蔡艳平,刘浩,金广智. 振动与冲击. 2016(23)
[3]码盘偏心对扭振测试影响的研究[J]. 罗敏强,丁康,杨志坚. 机械工程学报. 2016(21)
[4]基于Kriging代理模型的结构损伤识别新方法[J]. 郭俊龙,马立元,李永军,王天辉. 中国机械工程. 2016(09)
[5]发动机扭振试验有效性研究[J]. 裴伟,康佐明,张冬梅,张晖,张探军,李宁,张兴刚,范育辉,高英英. 车用发动机. 2016(01)
[6]基于代理模型的转子系统不平衡定量辨识[J]. 顾煜炯,陈东超,徐婧,何成兵. 动力工程学报. 2015(12)
[7]Integrated optimization analyses of aerodynamic/stealth characteristics of helicopter rotor based on surrogate model[J]. Jiang Xiangwen,Zhao Qijun,Zhao Guoqing,Li Peng. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(03)
[8]基于Kriging代理模型方法的含风电场电力系统暂态稳定不确定性分析[J]. 潘雄,孙丹,刘延泉,范玉珍,蔡葆锐,李静涛. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]基于小波降噪和短时傅里叶变换的主轴突加不平衡非平稳信号分析[J]. 胡振邦,许睦旬,姜歌东,张东升. 振动与冲击. 2014(05)
[10]航空发动机转子扭振测量新方法[J]. 蒋云帆,廖明夫,王四季. 振动.测试与诊断. 2013(03)
博士论文
[1]基于代理模型的高效气动优化设计方法及应用[D]. 刘俊.西北工业大学 2015
[2]扭振激励下的车内噪声产生机理及多级减振器参数设计[D]. 王媛文.西南交通大学 2015
[3]基于代理模型的车身吸能结构抗撞性优化[D]. 郝亮.吉林大学 2013
硕士论文
[1]内燃机工作状态监测及故障诊断实验研究与系统开发[D]. 苏杰.西南交通大学 2017
[2]全工况下内燃动力总成轴系扭振分析及控制[D]. 武彬.西南交通大学 2016
[3]旋转机械轴系扭振测量误差与校正研究[D]. 罗敏强.华南理工大学 2016
[4]蒙特卡洛方法及应用[D]. 朱陆陆.华中师范大学 2014
[5]4100柴油机扭振及简谐力矩特性分析[D]. 周硕琳.西南交通大学 2011
[6]瞬时转速诊断技术在机车柴油机状态检测中的应用研究[D]. 许小伟.武汉理工大学 2010
[7]SC6350C汽车传动系统扭振研究[D]. 陈益.重庆大学 2004
本文编号：3038133
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 角振动信号采集、处理的国内外发展现状
1.3 内燃机故障诊断技术的国内外发展现状
1.4 主要研究内容
第2章 内燃机角振动信号测量方法研究
2.1 角振动测量原理
2.1.1 高频计数法
2.1.2 A/D拟合法
2.2 基于磁电传感器的角振动信号测量
2.2.1 磁电传感器角振动测量原理
2.2.2 磁电传感器的输出电压特性
2.2.3 磁电传感器测量误差及消除方法
2.2.4 低转速信噪比对角振动测量的影响分析
2.3 基于光电传感器的角振动信号测量
2.3.1 光电传感器角速度测量原理
2.3.2 采样频率所引起的误差分析及消除方法
2.3.3 测量部件偏心所引起的误差及校正方法
2.3.4 条纹码接头缝隙误差分析及校正方法
2.4 本章小结
第3章 内燃机轴系动力学模型校正方法研究
3.1 轴系当量模型惯量、刚度校正方法
3.1.1 利用启动、停机工况识别联轴器模态参数
3.1.2 利用连续升、降速空载工况识别轴系模态参数
3.2 内燃机气体简谐力矩的校正方法研究
3.2.1 气体简谐力矩计算方法
3.2.2 激振力矩与轴系扭振响应关系式
3.2.3 基于扭振试验的气体简谐力矩系数的修正方法
3.3 气体简谐力矩校正实例分析
3.3.1 轴系当量模型的建立
3.3.2 实验设计及研究
3.3.3 气体简谐力矩修正
3.4 本章小结
第4章 内燃机多谐次响应面模型的建立
4.1 内燃机各缸作功与响应基本理论
4.1.1 内燃机各缸力矩与轴系响应基本关系式
4.1.2 内燃机各缸作功状态对轴系部件的影响
4.2 识别各缸作功状态的多谐次选择原则
4.3 识别各缸作功状态的代理模型建立
4.3.1 试验设计方法选择
4.3.2 代理模型的构建
4.4 本章小结
第5章 内燃机作功状态识别模型的验证
5.1 内燃机作功状态识别模型的仿真验证
5.2 内燃机作功状态识别模型的实验验证
5.2.1 实验简介及数据处理
5.2.2 模型准确度检验
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进希尔伯特-黄变换的发动机敲缸异响故障研究[J]. 周小龙,姜振海,马风雷. 机械设计与制造. 2017(12)
[2]基于EMD-WVD与LNMF的内燃机故障诊断[J]. 牟伟杰,石林锁,蔡艳平,刘浩,金广智. 振动与冲击. 2016(23)
[3]码盘偏心对扭振测试影响的研究[J]. 罗敏强,丁康,杨志坚. 机械工程学报. 2016(21)
[4]基于Kriging代理模型的结构损伤识别新方法[J]. 郭俊龙,马立元,李永军,王天辉. 中国机械工程. 2016(09)
[5]发动机扭振试验有效性研究[J]. 裴伟,康佐明,张冬梅,张晖,张探军,李宁,张兴刚,范育辉,高英英. 车用发动机. 2016(01)
[6]基于代理模型的转子系统不平衡定量辨识[J]. 顾煜炯,陈东超,徐婧,何成兵. 动力工程学报. 2015(12)
[7]Integrated optimization analyses of aerodynamic/stealth characteristics of helicopter rotor based on surrogate model[J]. Jiang Xiangwen,Zhao Qijun,Zhao Guoqing,Li Peng. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(03)
[8]基于Kriging代理模型方法的含风电场电力系统暂态稳定不确定性分析[J]. 潘雄,孙丹,刘延泉,范玉珍,蔡葆锐,李静涛. 中国电机工程学报. 2015(08)
[9]基于小波降噪和短时傅里叶变换的主轴突加不平衡非平稳信号分析[J]. 胡振邦,许睦旬,姜歌东,张东升. 振动与冲击. 2014(05)
[10]航空发动机转子扭振测量新方法[J]. 蒋云帆,廖明夫,王四季. 振动.测试与诊断. 2013(03)
博士论文
[1]基于代理模型的高效气动优化设计方法及应用[D]. 刘俊.西北工业大学 2015
[2]扭振激励下的车内噪声产生机理及多级减振器参数设计[D]. 王媛文.西南交通大学 2015
[3]基于代理模型的车身吸能结构抗撞性优化[D]. 郝亮.吉林大学 2013
硕士论文
[1]内燃机工作状态监测及故障诊断实验研究与系统开发[D]. 苏杰.西南交通大学 2017
[2]全工况下内燃动力总成轴系扭振分析及控制[D]. 武彬.西南交通大学 2016
[3]旋转机械轴系扭振测量误差与校正研究[D]. 罗敏强.华南理工大学 2016
[4]蒙特卡洛方法及应用[D]. 朱陆陆.华中师范大学 2014
[5]4100柴油机扭振及简谐力矩特性分析[D]. 周硕琳.西南交通大学 2011
[6]瞬时转速诊断技术在机车柴油机状态检测中的应用研究[D]. 许小伟.武汉理工大学 2010
[7]SC6350C汽车传动系统扭振研究[D]. 陈益.重庆大学 2004
本文编号：3038133
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3038133.html
