柴油机振动烈度的研究与分析

题目：柴油机振动烈度的研究与分析2015届本科生毕业论文（设计）柴油机振动烈度的研究与分析1.研究意义2.振动烈度的分析与计算3.发动机振动烈度数据分析4.总结1.研究意义通常，机械振动在大多数情况下会破坏机械设备的正常工作，缩短使用寿命，降低其性能，甚至造成机毁人亡的重大事故。但是在另一方面，机械振动信号中包含着反映设备性能好坏的信息，可以用来对设备进行状态监测、故障诊断的预测，以便制定合理的维修计划。本论文研究了基于振动能量的振动烈度的分析计算方法，目前国内外普遍采用的是基于振动速度的振动烈度来评价设备振动情况，它只考虑了振动的动能，未考虑振动势能对振动烈度的影响，虽然基于振动速度的振动烈度可以作为设备的检测标准，但是并不精确，基于振动能量的等效振动烈度能够真实的评价设备振动水平。2.振动烈度的分析与计算

通常根据设备振动信号频率特征来选择测量参数。振动测量参数有加速度、速度和位移。

下面分别介绍两种振动烈度的计算方法

。2.1基于振动速度的振动烈度的计算方法2.2基于振动能量的振动烈度的分析计算

2.1基于振动速度的振动烈度的计算方法振动烈度是检测发动机运行状态的物理量，也是最常用的状态特征。定义为振动速度的均方根值（有效值）表示：由于我们将要分析的信号为离散型信号，所以基于振动速度的振动烈度的计算公式为：2.2基于振动能量的振动烈度的分析计算我们以单自由度振动系统在简谐激振作用下的振动能量为基础，分析振动能量图1.单自由度系统强迫振动力学模型根据单自由度系统强迫振动模型图列出牛顿方程：式中：m为物体的质量；x为物体运动位移；系统固有频率为其中k为弹性系数，系统阻尼比为解得的通解为：

第一项为其齐次方程的通解，即系统有阻尼自由振动，由于阻尼的存在，自由振动在很短的时间内迅速消失，称为瞬态振动。右边第二项为非齐次方程特解，是与激励力频率相同的强迫振动，即以激励频率ω做简谐振动，振幅不随时间衰减，为系统的稳态运动，即稳态响应。所以由通解可知，系统的稳态位移响应为：振动的频率是自由振动频率

振动的动能T为：振动的势能U为：系统振动能量之和E为：将带入上式中，得

将以上分析过程运用在柴油机振动的分析上，我们都知道柴油机振动是一个多自由度系统振动，所以我们运用上面的方法继续分析压电传感器测得到的振动信号（i=1,2，…N）,对应的振动速度信号为（i=1,2，…N）,对应的位移信号为（i=1,2，…N），可以求得速度有效值和位移有效值，得到振动能量有效值为将各自由度固有频率代入上式得

对于上式，也可以仿照振动烈度求得系统的等效振动速度，因此用等效振动速度来评价系统振动就比较准确其中这里表示为我们不求振动能量，只要能求得等效振动速度即可分析系统的振动状态，基于MATLAB编程，从而处理不同情况下的数据，得出每组数据的等效振动烈度3.发动机振动烈度数据分析分析不同情况下振动烈度

1.正常情况下

2.气门间隙异常

3.喷油压力异常

4.供油提前角异常1.正常情况下转速为1500r/min，标准供油提前角，标准气门间隙，标准喷油压力下的30组数据

为了便于分析与比较，将上面的烈度数据绘制成同一转速下的振动烈度折线图，横坐标代表组数，纵坐标代表振动烈度（mm/s）部分数据的振动加速度，振动速度以及振动位移曲线图如下2.气门间隙异常（1）进气门异常转速为1500r/min，标准供油提前角，标准喷油压力，进气门间隙异常情况下的35组数据

将上面35组数据制成折线图以方便分析，横坐标代表组，纵坐标代表振动烈度（mm/s）分析：相比正常情况下，振动烈度大了一点，说明当发动机异常时，振动烈度就会增加，从而准确判断发动机的运行状态。部分数据的振动加速度，速度，位移的曲线图如下：（2）排气门异常转速1500r/min，标准喷油压力，标准供油提前角，排气门异常下的基于振动能量的振动烈度，计算32组数据的振动烈度。将上面数据绘成折线图，横坐标代表组数，纵坐标代表振动烈度（mm/s），如下图：

3.喷油压力异常转速1500r/min，喷油压力异常，标准供油提前角，标准气门间隙的基于振动能量的振动烈度，计算32组数据的振动烈度。

将上面数据绘成折线图，横坐标代表组数，纵坐标代表振动烈度（mm/s），如下图

从图上可以看出它们的振动烈度围绕着平均值20.786mm/s在不断的变化。

4.供油提前角异常转速1500r/min，供油提前角异常，标准喷油压力，标准气门间隙的情况下的基于振动能量的振动烈度，计算33组数据的振动烈度。

将上面数据绘成折线图，横坐标代表组数，纵坐标代表振动烈度（mm/s），如下图

图中有两组数据的振动烈度数值在50mm/s之上,可能是在这一时刻，测得的数据有误差，除去在那两个点，其他组振动烈度均围绕着平均值26.5mm/s上下变化，属于在供油提前角异常时的正常值。

3.发动机振动烈度数据分析采用单因素分析法不同转速不同气门间隙不同喷油压力不同供油提前角1.不同转速在不同转速下采集数据，然后计算出每一组转速下的振动烈度，然后进行等级评价