Рассмотрим ходовую часть с шестью зубчатыми колесами, приводимыми в действие двигателем, который оборудован датчиком вибрации, как показано на рисунке ниже. Шестерня 1 на валу мотора зацепляется с шестерней 2 с передаточным отношением 17:1. Конечное передаточное отношение, то есть отношение между шестернями 1 и 2 и шестернями 3 и 4, составляет 51:1. Шестерня 5, также на валу мотора, зацепляется с шестерней 6 с передаточным отношением 10:1. Двигатель вращается со скоростью 180 об/мин, и частота дискретизации датчика вибрации составляет 50 кГц. Чтобы сохранить сигнал, содержащий зацепляющие компоненты передач 1 и 2, передачи 3 и 4 и вращение вала, задайте их передаточные числа 17 и 51 в orderList. Компоненты сигнала, соответствующие повороту вала (порядок = 1), всегда неявно включаются в расчет.

rpm = 180;                                          
fs = 50e3;                                          
t = (0:1/fs:(1/3)-1/fs)';                           % sample times
orderList = [17 51];                                
f = rpm/60*[1 orderList 10];

На практике вы бы использовали измеренные данные, такие как сигналы вибрации, полученные с акселерометра. В данном примере сгенерируйте сигнал TSA X, который является моделируемыми данными от датчика вибрации, установленного на двигателе.

X = sin(2*pi*f(1)*t) + sin(2*pi*2*f(1)*t) + ...     % motor shaft rotation and harmonic
    3*sin(2*pi*f(2)*t) + 3*sin(2*pi*2*f(2)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 1 and 2
    4*sin(2*pi*f(3)*t) + 4*sin(2*pi*2*f(3)*t) + ... % gear mesh vibration and harmonic for gears 3 and 4
    2*sin(2*pi*10*f(1)*t);                          % gear mesh vibration for gears 5 and 6

Вычислите регулярный сигнал сигнала TSA, используя шаг расчета, об/мин и порядки mesh, которые будут сохранены.

Y = tsaregular(X,t,rpm,orderList);

Область выхода Y вектор, содержащий все, кроме сигнала mesh и гармоник для передач 5 и 6.

Визуализируйте регулярный сигнал, необработанный сигнал TSA и их амплитудный спектр на графике.

tsaregular(X,fs,rpm,orderList)

На графике амплитудного спектра наблюдайте следующие компоненты:

В этом примере sineWavePhaseMod.mat содержит данные фазовой модулированной синусоиды. XT является расписанием с данными о синусоиде и rpm используется 60 об/мин. Синусоида имеет частоту 32 Гц и для восстановления немодулированной синусоиды используйте 32 в качестве orderList.

Загрузите данные и необходимые переменные.

load('sineWavePhaseMod.mat','XT','rpm','orders')
head(XT,4)

ans=4×1 timetable
         Time          Data  
    ______________    _______

    0 sec                   0
    0.00097656 sec     0.2011
    0.0019531 sec     0.39399
    0.0029297 sec     0.57078

Обратите внимание, что значения времени в XT строго увеличиваются, равноудалены и конечны.

Вычислите правильный сигнал и его амплитудный спектр. Установите значение 'Domain' на 'frequency' поскольку порядки указаны в Гц.

[Y,S] = tsaregular(XT,rpm,orders,'Domain','frequency')

Y=1024×1 timetable
         Time            Data   
    ______________    __________

    0 sec             -2.552e-15
    0.00097656 sec       0.14928
    0.0019531 sec        0.29283
    0.0029297 sec        0.42512
    0.0039062 sec        0.54108
    0.0048828 sec        0.63624
    0.0058594 sec        0.70695
    0.0068359 sec        0.75049
    0.0078125 sec         0.7652
    0.0087891 sec        0.75049
    0.0097656 sec        0.70695
    0.010742 sec         0.63624
    0.011719 sec         0.54108
    0.012695 sec         0.42512
    0.013672 sec         0.29283
    0.014648 sec         0.14928
      ⋮

S = 1024×1 complex

   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 - 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
  -0.0000 + 0.0000i
   0.0000 + 0.0000i
  -0.0000 - 0.0000i
      ⋮

Область выхода Y является расписанием, которое содержит регулярный сигнал, то есть немодулированную синусоиду, в то время как S является вектором, который содержит амплитудный спектр правильного сигнала Y.

В этом примере sineWaveAmpMod.mat содержит данные амплитудно-модулированной синусоиды. X является вектором с данными амплитудно-модулированной синусоиды, полученными при скорости вала 60 об/мин. Немодулированная синусоида имеет частоту 32 Гц и амплитуду 1,0 модуль

Загрузите данные и постройте график правильного сигнала TSA с амплитудной модуляцией X. Чтобы сохранить немодулированный сигнал, задайте частоту 32 Гц в orderList. Установите значение 'Domain' на 'frequency'.

load('sineWaveAmpMod.mat','X','t','rpm','orderList')
tsaregular(X,t,rpm,orderList,'Domain','frequency');

Из графика наблюдайте форму волны и амплитудный спектр правильного и необработанного сигналов, соответственно. Обратите внимание, что правильный сигнал содержит немодулированную синусоиду с амплитудой 1,0 модулем и частотой 32 Гц.