吸塵器電機故障診斷通過聲音的分析_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  吸塵器電機故障診斷通過聲音的分析</p><p><b>  摘要</b></p><p>  實現(xiàn)高質(zhì)量標準和100%沒有缺陷交付在家用電器制造商正在成為一個趨勢。在這方面,全面和可靠的端測試代表邁向這一目標的重要一步。摘要終結(jié)測試程序的設(shè)計基于聲音的吸塵器電機的分析。眾所周知,聲音帶著重要的信息在旋轉(zhuǎn)零件接觸表面的狀況。本文的首要目標是提供一

2、個全面分析電動機內(nèi)的聲源。其次,通過使用簡單但有效的信號處理工具,只用聲音分析結(jié)果表明,可以明顯區(qū)分絕對沒錯的汽車和機械故障。此外,該算法表現(xiàn)出一定的隔離功能,它能夠區(qū)分三個集群的缺點。最后總結(jié)實驗結(jié)果75汽車提供的一個示例。</p><p>  關(guān)鍵詞:質(zhì)量標準、測試、聲源</p><p><b>  第一章</b></p><p>  家用

3、電器生產(chǎn)商之間在市場激烈的競爭導致增加更高的質(zhì)量要求,無疵點產(chǎn)品(幾乎)100%,更長的壽命和更低的價格。在一些領(lǐng)域,例如、洗衣機和汽車制造業(yè)、新興標準,實施最低要求交付汽車的質(zhì)量,例如振動水平和壽命。</p><p>  這似乎是一個新興的趨勢在吸塵器制造業(yè)。質(zhì)量保證的傳統(tǒng)工藝仍然在一定程度上依賴于手工操作和主觀決策,雖然有些遠自動化(如質(zhì)量測試。、轉(zhuǎn)子平衡或高電壓測試)。然而,為了減少質(zhì)量保證過程的成本,實現(xiàn)

4、完全無故障的生產(chǎn),是一個新興需要完全自動化端測試每個單元更精致的狀態(tài)監(jiān)測程序。</p><p>  吸塵器的關(guān)鍵部分是通用收集器電機,設(shè)備廣泛應用于幾乎所有的家用電器。屬性“普世”表明,這樣一個電動機可以被連接到一個交流或直流電壓源。借鑒了傳統(tǒng)直流電機的關(guān)鍵特性是使用刷子,而線圈的結(jié)構(gòu)允許交流電壓的應用。這些電機與直流電機力矩特性相近,這使得它們用于商業(yè)產(chǎn)品的吸引力。</p><p>  

5、收集器的狀態(tài)監(jiān)測汽車和在更一般的旋轉(zhuǎn)機器解決了許多作者;只有少數(shù)因此會提到。例如,楊和筆者[1]應用電動機電流和振動傳感作為特征提取的基礎(chǔ)通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對軸承狀態(tài)診斷。同樣的問題已經(jīng)被Ropke和榛子通過現(xiàn)代分類方法,并通過榛子和Guhmann通過評估當前的頻譜。</p><p>  特征提取是基于殘差生成通過電氣和機械部件的數(shù)學模型來解決,例如榛子檢查者等。振動出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部件的狀況的一個有價值的指標。很多報紙解

6、決這個問題,見參考文獻。通常作者結(jié)合振動分析的一些先進的特征提取方法。例如,Barkov和Barkova應用人工智能的方法對機器狀態(tài)監(jiān)測和診斷通過振動分析,利用小波變換。</p><p>  為工業(yè)應用正確的方法組合需要診斷分辨率最高的。這種方法已經(jīng)被檢查者利用,參也看到網(wǎng)頁。本文的目的是探討潛在的聲音分析真空吸塵器電機的故障診斷。似乎很少被注意這種潛在的有關(guān)問題。事實上,旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的聲音部分接觸表面的狀況,直接影

7、響了軸承的條件和氣動部件的幾何形狀偏差。的真空吸塵器,風扇葉輪,它直接安裝在轉(zhuǎn)子軸,代表了主要聲源,是空氣動力學的關(guān)鍵部分。作者的目的是根據(jù)聲音信號設(shè)計特點分析,獲得盡可能多的信息在故障定位。結(jié)合特性所產(chǎn)生的其他技術(shù)(振動分析,剩余一代數(shù)學模型的基礎(chǔ)上,分析變換),相信可以設(shè)計的更準確的診斷系統(tǒng)。</p><p>  實驗研究已進行了75汽車</p><p>  ?15是絕對沒錯的,<

8、;/p><p>  ?15 brush-commutator接觸不當;</p><p><b>  ?15軸承故障;</b></p><p>  ?15風扇和住房之間有聯(lián)系;</p><p>  ?15一個陌生的聲音(咆哮的汽車)。</p><p>  本文組織如下。在第二章詳細描述了試驗裝置。第三節(jié)

9、處理聲音來源的調(diào)查。在第四節(jié)的設(shè)計實驗和信號分析工具。第五節(jié)將詳細描述特征提取。6和7的處理故障檢測和故障定位的診斷程序,分別。第8部分提供了一個實驗結(jié)果摘錄。</p><p><b>  吸塵器電動機</b></p><p>  2.1. 吸塵器電機</p><p>  中央吸塵器是一種通用的一部分收藏家馬達風扇葉輪。風扇固定在軸和轉(zhuǎn)子一起旋

10、轉(zhuǎn),從而給電機其主要功能,即吸氣,無花果。1顯示了汽車的最重要部分。電動機的名義操作條件如下:</p><p>  ?應用交流電壓230 V 50赫茲;</p><p><b>  ?1.4千瓦電力;</b></p><p>  ?38000 r.p.m。(轉(zhuǎn)/分鐘);</p><p>  ?操作壽命ca 700 h。&

11、lt;/p><p><b>  2.2。測量設(shè)備</b></p><p>  為了開展汽車以及實驗驗證各種故障診斷方案,實驗環(huán)境是建立在echo-free聲音室(見圖。2)。這一室的墻壁是由sound-absorbent材料,從而防止反射聲音。</p><p>  使用的麥克風有20赫茲頻段和20 kHz和電壓/ 10 mV / Pa的聲壓靈敏度。

12、麥克風連接到放大器,信號條件適當范圍±5 V電壓水平。麥克風信號是通過反鋸齒13赫茲濾波器的截止頻率。一個光學傳感器連接到電動機用于測量轉(zhuǎn)速。1這兩個信號采樣頻率的30千赫。</p><p><b>  2.3 庫存的聲源</b></p><p>  在電動機的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的聲音源于三個主要來源:</p><p>  1.時變電磁力量導致

13、電磁噪聲;</p><p>  2.氣流空氣動力學和</p><p><b>  3.機械接觸。</b></p><p><b>  電磁</b></p><p><b>  3.1.電磁噪聲</b></p><p>  電磁噪聲似乎只有當交流電壓應用于

14、發(fā)動機。事實上,時變電壓意味著變量定子磁通,從而導致三種現(xiàn)象:</p><p><b>  ?磁致伸縮;</b></p><p><b>  ?電致伸縮;</b></p><p><b>  ?時變轉(zhuǎn)子的時刻。</b></p><p>  所有這些來源產(chǎn)生聲音的頻率應用電壓頻率

15、的兩倍(類似于變壓器噪聲)。</p><p>  主要來源是時變轉(zhuǎn)子的時刻。實驗過程中發(fā)現(xiàn),相應的噪聲的力量大約是20倍的力量產(chǎn)生的噪聲剩下的兩個來源。然而,考慮到人耳對數(shù)特性,人們認為這一比率低得多,例如,只有兩倍。然而,三個噪聲源引起的電源電壓的性質(zhì),因此,攜帶幾乎沒有汽車的狀況信息。因此,他們在以下部分將被忽略。</p><p>  3.2.空氣動力噪聲</p><

16、;p>  隨著電機的幾何形狀相當復雜,流動方向的變化,從而引起動蕩。其他旋轉(zhuǎn)部件(如。、轉(zhuǎn)子)也產(chǎn)生氣動噪聲,但他們的貢獻可以忽略。實驗結(jié)果表明,氣動聲intensity2強烈取決于轉(zhuǎn)速。聲強和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系可以近似asequation(1)我∝陶瓷,我表示聲音強度和n表示轉(zhuǎn)速。</p><p><b>  3.3.機械噪聲</b></p><p>  固體結(jié)構(gòu)

17、和機械的振動電機的不同表面組件之間的聯(lián)系導致機械噪聲。(即振動源自不平衡旋轉(zhuǎn)部分。、風扇葉輪、轉(zhuǎn)子)和氣流從部隊造成的動蕩和變量。這些力量激發(fā)大量住房振動,特別是在高旋轉(zhuǎn)速度。振動波傳播的住房,從而創(chuàng)建回響的振動,輻射聲音。機械噪聲的另一個來源是由機械引起的兩個運動部件之間的聯(lián)系和影響,尤其是在軸承和brush-commutator接觸。不僅縮短電機的壽命,但也的聲音出來可以為用戶而不愉快。</p><p>  

18、3.4.各種聲源之間的關(guān)系</p><p>  在名義操作條件(38000 r.p.m。),機械部件的噪音是氣動噪聲淹沒了。事實上,實驗結(jié)果表明,這是旋轉(zhuǎn)速度下降到2400 r.p.m。(75汽車)的研究做了一個示例。低于這個范圍機械接觸和其他機械故障造成的噪音變得重要,錯誤的電動機,甚至普遍比其他來源。即,如果電機有故障,機械噪聲的強度大幅增加在低范圍的轉(zhuǎn)動速度和達到更高的值(圖4)。因此,這較低的轉(zhuǎn)速范圍似乎

19、是最合適的故障檢測。</p><p>  此外,機械噪聲的強度根據(jù)轉(zhuǎn)速變化,取決于電動機是否錯誤,無花果。3顯示了聲源的強度之間的關(guān)系旋轉(zhuǎn)速度低于3000 r.p.m。無故障的電動機。象征n1表示的轉(zhuǎn)速風扇的噪音變得重要,據(jù)估計在900 r.p.m。象征n2表示空氣動力學的速度淹沒的聲音機械組件;這個邊界線1800 r.p.m左右。象征n3的上限仍可檢測各來源的旋轉(zhuǎn)速度。氣動聲強度大幅增加后,限制和其他兩個來源變

20、得認不出來了。n3的價值是在2400年和3000年之間r.p.m。</p><p>  定性關(guān)系不同來源的聲音絕對沒錯的運動:機械部件(實線),氣動組件(虛線)和電磁噪聲(dash-dot線)。</p><p>  圖4描述了故障電機的關(guān)系。在這種情況下,地標(n3)走向更高的價值,甚至4800 r.p.m。</p><p>  定性關(guān)系不同來源的聲音電機機械故障:

21、機械部件(實線),氣動組件(虛線)和電磁噪聲(dash-dot線)。</p><p>  備注:圖中給出的關(guān)系。3和圖。4是由自然和定性是基于從實驗中獲得的經(jīng)驗。也就是說,大部分的聲音不能單獨研究一個從另一個來源。部分可以量化的例外是電磁噪聲在電動機停滯。要獲得關(guān)于其他來源的圖片分析聲音光譜特征頻率的變化在不同的旋轉(zhuǎn)速度記錄。這就是為什么圖的特征。3和圖。4不能精確但只有定性。</p><p&

22、gt;<b>  關(guān)聯(lián)</b></p><p><b>  4.1.關(guān)聯(lián)矩陣</b></p><p>  推理的基礎(chǔ)是功能之間的關(guān)系(X2,去年…,日元)和缺點(表3)。表中輸入“1”表示故障影響相應的功能。相反,值“0”指示斷層之間的獨立和相關(guān)特性。</p><p>  4.2.可轉(zhuǎn)讓的信仰模式</p>&

23、lt;p>  本文采用可轉(zhuǎn)讓的信仰模式(TBM)[20]。為每個故障候選人除了程度的信念,信心的方法還提供了一個測量診斷結(jié)果,稱為沖突的力量。</p><p>  TBM源自Dempster-Shafer理論的證據(jù)通過引入“開放”的概念。它只是說的所有命題Ω由三個子集:(PP)的一組可能的命題,(IP)不可能主張和未知的命題。古典推理方案不操作。</p><p>  TBM的目的是計

24、算錯誤的相信群眾候選人頁的測量特性。這里ff表示無故障的情況下。不需要考慮元素的IP,信仰只分配頁。的元素可以被轉(zhuǎn)移到PP的新證據(jù)。定性錯誤和殘差之間的關(guān)系表示的關(guān)聯(lián)矩陣。一個條目意味著第1個功能故障觸發(fā)(國際扶輪)。象征嗨表示預定義的閾值。</p><p>  TBM推理是在兩個步驟執(zhí)行。在第一步中,基本信念質(zhì)量m分配給子集.在第二步中,相信群眾個人故障和無故障的情況下計算通過使用非規(guī)范法官規(guī)則的組合。在診斷上

25、下文,殘差作為證據(jù)的來源,規(guī)則采用以下形式:</p><p>  這種方法被稱為力量的沖突,這可能是由于各種來源比如建模錯誤,噪音和未知或不可預見的錯誤。它可以被視為衡量診斷結(jié)果的信心,這一理論提供了一個有趣的特性。</p><p><b>  結(jié)論</b></p><p>  本文的目的是采用聲音分析真空吸塵器電機的故障診斷。實驗研究是在75

26、年進行的汽車。結(jié)果表明,可以區(qū)分絕對沒錯的汽車和那些僅僅通過聲音分析機械故障。然而,擬議的診斷過程在一定程度上限制隔離可能性,即。,它能夠區(qū)分三個集群的缺點:(增加之間的接觸摩擦電刷和換向器),(軸承、接觸風扇和住房)和(咆哮)。在大多數(shù)情況下,它也能夠隔離軸承故障從第二個集群。重要的是要強調(diào)特殊的實驗條件下的實驗進行了一個echo-free音響室,因此提出的診斷過程是在其目前的形式只適合實驗室檢查,組成質(zhì)量保證過程的一部分實行由制造商

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