Exponenta Banner
exponenta event banner

gearMeshFaultBands

Построить полосы частот вокруг характерных частот отказов зацепляющих шестерен для выделения спектральных признаков

свернуть все на странице

Синтаксис

FB = gearMeshFureBands (FR, Ni, No)
FB = gearMeshFureBands (___, имя, значение)
[FB, info] = gearMeshFureBands (___)
сетка GearFireBands (___)

Описание

пример

FB = gearMeshFaultBands(FR,Ni,No) генерирует частотные диапазоны характерных отказов FB сетки зубчатого колеса с использованием скорости вращения входного зубчатого колеса FR и количество зубьев на входе Ni и выходное зубчатое колесо No соответственно. Значения в FB имеют те же неявные единицы, что и FR

пример

FB = gearMeshFaultBands(___,Name,Value) позволяет задать дополнительные параметры, используя один или несколько аргументов пары имя-значение.

пример

[FB,info] = gearMeshFaultBands(___) также возвращает структуру info содержащий информацию о сформированных диапазонах частот отказов FB.

пример

gearMeshFaultBands(___) без выходных аргументов строит гистограмму сгенерированных полос частот отказов FB.

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере рассмотрим простую зубчатую передачу с 8-зубчатой шестерней на входном валу, входящую в зацепление с 42-зубчатой зубчатой шестерней на выходном валу. Предположим, что входной вал вращается со скоростью 20 об/мин. Создайте полосы частот сетки зубчатой передачи, используя физические характеристики зубчатой передачи.

Ni = 8;
No = 42;
FR = 20;
[FB,info] = gearMeshFaultBands(FR,Ni,No)
FB = 5×2

   19.0000   21.0000
    2.8095    4.8095
   79.0000   81.0000
  159.0000  161.0000
  159.0000  161.0000


info = struct with fields:
        Centers: [20 3.8095 80 160 160]
         Labels: ["1Fi"    "1Fo"    "1Fa"    "1Fm"    "1Fm"]
    FaultGroups: [1 2 3 4 5]

FB является массивом 5x2, который включает в себя первичные частоты 1Fi, 1Fo, 1Fa и 1Fm соответственно. Информация о структуре содержит центральные частоты и метки каждого частотного диапазона в FB.

Открыть сценарий в реальном времени

В этом примере рассмотрим простую зубчатую передачу с 8-зубчатой шестерней на входном валу, входящую в зацепление с 42-зубчатой зубчатой шестерней на выходном валу. Предположим, что входной вал приводится в действие на частоте 20 Гц. Набор данных motorSignal.mat содержит данные вибрации для зубчатой сетки, отобранной на частоте 1500 Гц.

Сначала создайте полосы частот зубчатой сетки, используя физические характеристики зубчатой передачи. Создайте полосы частот с первыми 3 боковыми полосами и задайте 'Domain'как'order'.

Ni = 8;
No = 42;
FR = 20;
FB = gearMeshFaultBands(FR,Ni,No,'Sidebands',1:3,'Domain','order')
FB = 15×2

    0.9500    1.0500
    0.1405    0.2405
    3.9500    4.0500
    4.9500    5.0500
    5.9500    6.0500
    6.9500    7.0500
    8.9500    9.0500
    9.9500   10.0500
   10.9500   11.0500
    7.3786    7.4786
      ⋮

FB представляет собой массив 15x2, который включает в себя первичные частоты и их боковые полосы.

Загрузка данных вибрации и вычисление ИПУ и частотной сетки с помощью pspectrum. Используйте разрешение по частоте 0,5.

load('motorSignal.mat','C');
fs = 1500;
[psd,freqGrid] = pspectrum(C,fs,'FrequencyResolution',0.5);

Теперь используйте полосы частот и данные PSD для вычисления спектральных метрик. 

spectralMetrics = faultBandMetrics(psd,freqGrid,FB)
spectralMetrics=1×46 table
    PeakAmplitude1    PeakFrequency1    BandPower1    PeakAmplitude2    PeakFrequency2    BandPower2    PeakAmplitude3    PeakFrequency3    BandPower3    PeakAmplitude4    PeakFrequency4    BandPower4    PeakAmplitude5    PeakFrequency5    BandPower5    PeakAmplitude6    PeakFrequency6    BandPower6    PeakAmplitude7    PeakFrequency7    BandPower7    PeakAmplitude8    PeakFrequency8    BandPower8    PeakAmplitude9    PeakFrequency9    BandPower9    PeakAmplitude10    PeakFrequency10    BandPower10    PeakAmplitude11    PeakFrequency11    BandPower11    PeakAmplitude12    PeakFrequency12    BandPower12    PeakAmplitude13    PeakFrequency13    BandPower13    PeakAmplitude14    PeakFrequency14    BandPower14    PeakAmplitude15    PeakFrequency15    BandPower15    TotalBandPower
    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    ______________    ______________    __________    _______________    _______________    ___________    _______________    _______________    ___________    _______________    _______________    ___________    _______________    _______________    ___________    _______________    _______________    ___________    _______________    _______________    ___________    ______________

       0.82564              1             0.1542         0.057165           0.1875         0.011175        0.29169              4            0.055249        0.011486             5           0.0021583        0.070117             6            0.013877         1.0514              7            0.21675        0.0077621             9            0.001577        0.004752             10          0.0010282        0.012155             11          0.0025085         7.7318             7.4375           1.4057           4.2222              7.625           0.79678          0.92456            7.8125           0.1924          0.030489            8.1875          0.0060835        0.069138             8.375          0.012642         0.068649            8.5625          0.012578          2.8848

spectralMetrics представляет собой таблицу 1x46 с пиковой амплитудой, пиковой частотой и полосовой мощностью, рассчитанной для каждого диапазона частот в FB. Последний столбец в spectralMetrics - общая мощность полосы, вычисленная для всех частот 15 в FB.

Открыть сценарий в реальном времени

Для этого примера рассмотрим простую шестерню и зубчатую передачу с частотой вращения входного вала 1800 об/мин. Учитывая, что шестерня на входном валу имеет 6 зубьев, а шестерня на выходном валу имеет 8 зубьев, визуализируют полосы частот для зубчатой сетки.

FR = 1800;
Ni = 6;
No = 8;
gearMeshFaultBands(FR,Ni,No)

Figure contains an axes. The axes with title Fault Frequency Bands contains 10 objects of type patch, text.

На графике обратите внимание на следующее:

  • Частота дефектов выходного вала, 1Fo на частоте 1350 Гц

  • Частота дефектов входного вала, 1Fi при 1800 Гц

  • Частота фазовых дефектов сборки, 1Fa при 5400 Гц

  • Частота дефекта зубчатой сетки, 1Fm на частоте 10800 Гц

Входные аргументы

свернуть все

Скорость вращения входного зубчатого колеса, заданная как положительный скаляр. FR - основная частота, вокруг которой gearMeshFaultBands генерирует полосы частот отказов. Определить FR либо в Герце, либо обороты в минуту.

Число зубьев на входном зубчатом колесе, указанное как положительное целое число.

Количество зубьев на выходном зубчатом колесе, указанное как положительное целое число.

Аргументы пары «имя-значение»

Укажите дополнительные пары, разделенные запятыми Name,Value аргументы. Name является именем аргумента и Value - соответствующее значение. Name должен отображаться внутри кавычек. Можно указать несколько аргументов пары имен и значений в любом порядке как Name1,Value1,...,NameN,ValueN.

Пример: ...,'Harmonics',[1,3,5]

Гармоники основной частоты, которая должна быть включена, указаны как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Harmonicsи вектор положительных целых чисел. Значение по умолчанию - 1. Укажите 'Harmonicsкогда вы хотите построить полосы частот с большим количеством гармоник основной частоты.

Боковые полосы вокруг основной частоты и ее гармоник, которые должны быть включены, указаны как пара, разделенная запятыми, состоящая из 'Sidebandsи вектор неотрицательных целых чисел. Значение по умолчанию - 0. Укажите 'Sidebandsкогда вы хотите построить полосы частот с боковыми полосами вокруг основной частоты и ее гармоник.

Ширина полос частот, центрированных на номинальных частотах отказов, заданная как разделенная запятыми пара, состоящая из 'Width"и положительный скаляр. Значение по умолчанию составляет 10 процентов от основной частоты. Не указывайте 'Widthс большим значением, чтобы полосы отказов не перекрывались.

Единицы частот полосы отказов, указанные как разделенная запятыми пара, состоящая из 'Domain«и либо» 'frequency' или 'order'. Выберите:

  • 'frequency' если вы хотите FB для возврата в тех же единицах, что и FR.

  • 'order' если вы хотите FB возвращается как число вращений относительно FR.

Выходные аргументы

свернуть все

Полосы частот отказов, возвращаемые как Nx2 массив, где N - количество частот отказов. FB возвращается в тех же единицах, что и FR, либо в Герце, либо в орденах. Использование сгенерированных диапазонов частот отказов для извлечения спектральных метрик с помощью faultBandMetrics. Сгенерированные полосы отказов, [F −  W2, F + W2], центрированы на частотах характерных дефектов и их гармониках и боковых полосах для:

  • Частота дефектов входного вала, Fi

  • Частота дефектов выходного вала, Fo

  • Частота дефекта зубчатой сетки, Fm

  • Частота дефекта фазы сборки, Fa

При указании боковых полос gearMeshFaultBands вычисляет боковые полосы относительно частот дефектов входного и выходного валов:

  • Полосы частот отказов для дефектов входной передачи с ее гармониками и первой боковой полосой при Fi

  • Полосы частот отказов для дефектов выходной передачи с ее гармониками и первой боковой полосой при Fo

gearMeshFaultBands автоматически усекает отрицательные полосы частот отказов и генерирует предупреждающее сообщение.

Стоимость W - ширина полос частот, которую можно задать с помощью 'WidthПара имя-значение.

Информация о диапазонах частот отказов в FB, возвращается в виде структуры со следующими полями:

  • Centers - Частоты отказов центра

  • Labels - Метки, описывающие каждую частоту

  • FaultGroups - Номера групп отказов, равные количеству частот

Алгоритмы

gearMeshFaultBands вычисляет различные характеристические частоты отказов следующим образом:

  • Частота дефектов входного вала, Fi = FR

  • Частота дефектов выходного вала, Fo = NiNoFR

  • Частота дефекта зубчатой сетки, Fm = NiFR = NoFo

  • Частота дефекта фазы сборки, Fa = Fmgcd (Ni, No)

Ссылки

[1] Лэнг, Джордж Фокс. «Геометрия S&V 101». Звук и вибрация 33 (1999): 16-26.

См. также

| | |

Темы

Представлен в R2019b

Предиктивная документация по инструментам технического обслуживания

Поддержка