吸塵器電機(jī)故障診斷通過聲音的分析

1、<p>　　吸塵器電機(jī)故障診斷通過聲音的分析</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和100%沒有缺陷交付在家用電器制造商正在成為一個(gè)趨勢。在這方面,全面和可靠的端測試代表邁向這一目標(biāo)的重要一步。摘要終結(jié)測試程序的設(shè)計(jì)基于聲音的吸塵器電機(jī)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(biāo)是提供一

2、個(gè)全面分析電動機(jī)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(cuò)的汽車和機(jī)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(gè)集群的缺點(diǎn)。最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果75汽車提供的一個(gè)示例。</p><p>　　關(guān)鍵詞:質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、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(dǎo)致增加更高的質(zhì)量要求,無疵點(diǎn)產(chǎn)品(幾乎)100%,更長的壽命和更低的價(jià)格。在一些領(lǐng)域,例如、洗衣機(jī)和汽車制造業(yè)、新興標(biāo)準(zhǔn),實(shí)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(gè)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(yuǎn)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(shí)現(xiàn)

4、完全無故障的生產(chǎn),是一個(gè)新興需要完全自動化端測試每個(gè)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(jī),設(shè)備廣泛應(yīng)用于幾乎所有的家用電器。屬性“普世”表明,這樣一個(gè)電動機(jī)可以被連接到一個(gè)交流或直流電壓源。借鑒了傳統(tǒng)直流電機(jī)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(yīng)用。這些電機(jī)與直流電機(jī)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(jī)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(yīng)用電動機(jī)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(dāng)前的頻譜。</p><p>　　特征提取是基于殘差生成通過電氣和機(jī)械部件的數(shù)學(xué)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(gè)有價(jià)值的指標(biāo)。很多報(bào)紙解

6、決這個(gè)問題,見參考文獻(xiàn)。通常作者結(jié)合振動分析的一些先進(jìn)的特征提取方法。例如,Barkov和Barkova應(yīng)用人工智能的方法對機(jī)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(yīng)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(jī)的故障診斷。似乎很少被注意這種潛在的有關(guān)問題。事實(shí)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(fēng)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(xué)的關(guān)鍵部分。作者的目的是根據(jù)聲音信號設(shè)計(jì)特點(diǎn)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(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析變換),相信可以設(shè)計(jì)的更準(zhǔn)確的診斷系統(tǒng)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)研究已進(jìn)行了75汽車</p><p>　　?15是絕對沒錯(cuò)的,<

8、;/p><p>　　?15 brush-commutator接觸不當(dāng);</p><p><b>　　?15軸承故障;</b></p><p>　　?15風(fēng)扇和住房之間有聯(lián)系;</p><p>　　?15一個(gè)陌生的聲音(咆哮的汽車)。</p><p>　　本文組織如下。在第二章詳細(xì)描述了試驗(yàn)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(jì)實(shí)驗(yàn)和信號分析工具。第五節(jié)將詳細(xì)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(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果摘錄。</p><p><b>　　吸塵器電動機(jī)</b></p><p>　　2.1. 吸塵器電機(jī)</p><p>　　中央吸塵器是一種通用的一部分收藏家馬達(dá)風(fēng)扇葉輪。風(fēng)扇固定在軸和轉(zhuǎn)子一起旋

10、轉(zhuǎn),從而給電機(jī)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(jī)的名義操作條件如下:</p><p>　　?應(yīng)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c(diǎn)a 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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證各種故障診斷方案,實(shí)驗(yàn)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(fēng)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(fēng)連接到放大器,信號條件適當(dāng)范圍±5 V電壓水平。麥克風(fēng)信號是通過反鋸齒13赫茲濾波器的截止頻率。一個(gè)光學(xué)傳感器連接到電動機(jī)用于測量轉(zhuǎn)速。1這兩個(gè)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(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的聲音源于三個(gè)主要來源:</p><p>　　1.時(shí)變電磁力量導(dǎo)致

13、電磁噪聲;</p><p>　　2.氣流空氣動力學(xué)和</p><p><b>　　3.機(jī)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(dāng)交流電壓應(yīng)用于

14、發(fā)動機(jī)。事實(shí)上,時(shí)變電壓意味著變量定子磁通,從而導(dǎo)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(shí)變轉(zhuǎn)子的時(shí)刻。</b></p><p>　　所有這些來源產(chǎn)生聲音的頻率應(yīng)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(shí)變轉(zhuǎn)子的時(shí)刻。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),相應(yīng)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(gè)來源。然而,考慮到人耳對數(shù)特性,人們認(rèn)為這一比率低得多,例如,只有兩倍。然而,三個(gè)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(jī)的幾何形狀相當(dāng)復(fù)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(xiàn)可以忽略。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氣動聲intensity2強(qiáng)烈取決于轉(zhuǎn)速。聲強(qiáng)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(qiáng)度和n表示轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　3.3.機(jī)械噪聲</b></p><p>　　固體結(jié)構(gòu)

17、和機(jī)械的振動電機(jī)的不同表面組件之間的聯(lián)系導(dǎo)致機(jī)械噪聲。(即振動源自不平衡旋轉(zhuǎn)部分。、風(fēng)扇葉輪、轉(zhuǎn)子)和氣流從部隊(duì)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(jī)械噪聲的另一個(gè)來源是由機(jī)械引起的兩個(gè)運(yùn)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(jī)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(jī)械部件的噪音是氣動噪聲淹沒了。事實(shí)上,實(shí)驗(yàn)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(gè)示例。低于這個(gè)范圍機(jī)械接觸和其他機(jī)械故障造成的噪音變得重要,錯(cuò)誤的電動機(jī),甚至普遍比其他來源。即,如果電機(jī)有故障,機(jī)械噪聲的強(qiáng)度大幅增加在低范圍的轉(zhuǎn)動速度和達(dá)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(jī)械噪聲的強(qiáng)度根據(jù)轉(zhuǎn)速變化,取決于電動機(jī)是否錯(cuò)誤,無花果。3顯示了聲源的強(qiáng)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(jī)。象征n1表示的轉(zhuǎn)速風(fēng)扇的噪音變得重要,據(jù)估計(jì)在900 r.p.m。象征n2表示空氣動力學(xué)的速度淹沒的聲音機(jī)械組件;這個(gè)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(qiáng)度大幅增加后,限制和其他兩個(gè)來源變

20、得認(rèn)不出來了。n3的價(jià)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(cuò)的運(yùn)動:機(jī)械部件(實(shí)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(jī)的關(guān)系。在這種情況下,地標(biāo)(n3)走向更高的價(jià)值,甚至4800 r.p.m。</p><p>　　定性關(guān)系不同來源的聲音電機(jī)機(jī)械故障:

21、機(jī)械部件(實(shí)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(shí)驗(yàn)中獲得的經(jīng)驗(yàn)。也就是說,大部分的聲音不能單獨(dú)研究一個(gè)從另一個(gè)來源。部分可以量化的例外是電磁噪聲在電動機(jī)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(diǎn)(表3)。表中輸入“1”表示故障影響相應(yīng)的功能。相反,值“0”指示斷層之間的獨(dú)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(gè)故障候選人除了程度的信念,信心的方法還提供了一個(gè)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(gè)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(jì)

24、算錯(cuò)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(cuò)誤和殘差之間的關(guān)系表示的關(guān)聯(lián)矩陣。一個(gè)條目意味著第1個(gè)功能故障觸發(fā)(國際扶輪)。象征嗨表示預(yù)定義的閾值。</p><p>　　TBM推理是在兩個(gè)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(gè)人故障和無故障的情況下計(jì)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(cuò)誤,噪音和未知或不可預(yù)見的錯(cuò)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(gè)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(jī)的故障診斷。實(shí)驗(yàn)研究是在75

26、年進(jìn)行的汽車。結(jié)果表明,可以區(qū)分絕對沒錯(cuò)的汽車和那些僅僅通過聲音分析機(jī)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(gè)集群的缺點(diǎn):(增加之間的接觸摩擦電刷和換向器),(軸承、接觸風(fēng)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(gè)集群。重要的是要強(qiáng)調(diào)特殊的實(shí)驗(yàn)條件下的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一個(gè)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(shí)驗(yàn)室檢查,組成質(zhì)量保證過程的一部分實(shí)行由制造商