CN111780866B - 一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有技术中柴油机试验底座固有频率测试结果不准确的问题，本发明提供一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法及装置，其特征在于：包括以下步骤：S1.采集试验底座的振动时域信号和柴油机的转速；S2.将S1步骤中所述振动时域信号进行傅里叶变换，转换为振动频域信号；S3.得到横坐标为频率，纵坐标为振动幅值的频谱曲线；S4.根据频谱图分析法和阶次切片图分析法对S3步骤所述的频谱曲线依次进行分析，获得所述试验底座的某阶固有频率。本发明在安装状态下测量试验底座的固有频率，通过柴油机工作产生的激励，进行柴油机底座固有频率的采集和分析，能够快速、准确的获得试验底座的某阶固有频率。

Description

一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法及装置
技术领域
本发明涉及高速柴油机试验领域，具体涉及一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法及装置。
背景技术
传统的油机试验底座安装状态固有频率的测试手段，如锤击法，因为安装状态下底座过于坚实，几乎很难激起有效的频响曲线，固有频率也难以分离捕捉。
现有的柴油机试验底座固有频率测试，常规流程是：首先进行自由状态模态测试，通过测试手段得到底座的固有频率和振型；然后将测试结果与仿真计算结果进行对比，调整模型，尽量使模型状态接近实测状态；最后，在仿真软件中建立边界约束状态，模拟试验安装状态，进行安装状态下的仿真计算。但是，仿真模型往往不能做到与实际安装一样的边界状态，仿真结果准确率不高。
发明内容
为了解决现有技术中柴油机试验底座固有频率测试结果不准确的问题，本发明提供一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法及装置，利用柴油机工作产生的激励，进行底座固有频率的采集与分析，能够有效解决上述技术问题。
所述的一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将柴油机安装在试验底座上，采集试验底座的振动时域信号和柴油机的转速；
S2.根据柴油机的转速档设定不同的转速分档，以转速分档为计算周期，将S1步骤中所述振动时域信号进行傅里叶变换，转换为振动频域信号；
S3.将S2步骤中的每个转速档对应的振动频域信号放到一个坐标系内，得到横坐标为频率，纵坐标为振动幅值的频谱曲线；
S4.根据频谱图分析法和阶次切片图分析法对S3步骤所述的频谱曲线依次进行分析，将以上二者获得的结果进行平均，获得所述试验底座的某阶固有频率。
一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试装置，其特征在于：包括PC端、信号采集仪、设置在柴油机试验底座上的振动加速度传感器以及用于检测柴油机转速的转速传感器；其中，所述PC端与所述信号采集仪电性连接，用于采集所述信号采集仪的数据；所述信号采集仪分别与所述振动加速度传感器、所述转速传感器电性连接，用于采集柴油机试验底座的振动加速度和柴油机的转速。
有益效果：本发明通过在一个较宽的频率范围内，利用柴油机自身工作的激振力，对试验底座进行激振，当激振力频率与底座安装状态下的某阶固有频率接近时，底座上就会产生较大的振动，反映在振动信号上便是某处出现较大的幅值，从而获得试验底座的某阶固有频率。
本发明在安装状态下测量试验底座的固有频率，通过柴油机工作产生的激励，进行柴油机底座固有频率的采集和分析，能够快速、准确的获得试验底座的某阶固有频率。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图。
图2为本发明的测试***图。
图3为固有频率测试频谱图。
图4为1.5阶次切片图。
图5为2.0阶次切片图。
图6为2.5阶次切片图。
图7为3.5阶次切片图。
其中，1为PC端，2为通讯网线，3为信号采集仪，4为一套振动加速度传感器，5为试验底座，6为转速传感器，7为信号线。
具体实施方式
以下结合附图说明和实施例对本发明作进一步详细的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例用于解释本发明，但非限制本发明的范围。
具体实施例I：所述的PC端1可以是笔记本电脑。
如图2所示，一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试装置，包括一台笔记本电脑，通过通讯网线2与信号采集仪3进行通讯连接，信号采集仪3通过信号线7连接一个转速传感器6和一套振动加速度传感器4，转速传感器6安装于柴油机测转速用齿盘附近，振动加速度传感器4布置在柴油机试验底座5上，转速及振动信号实时显示在笔记本电脑1上。
如图1所示，所述的一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在柴油机空载状态下，工作转速范围内，如怠速到最高转速的转速范围，通过连续的升/降转速，试验底座5上安装的振动加速度传感器4将试验底座5的振动状态实时通过信号采集仪3，记录到笔记本电脑中。
S2.以转速传感器6测到的转速为触发信号，设定转速分档，以特定的转速分档为计算周期，将振动加速度传感器4采集到的振动时域信号进行傅里叶变换，转换为频域下的振动信号，即时域信号。
S3.将S2步骤中的在工作转速范围内，将每个转速档采集、傅里叶变换得到的振动频域信号放到一个坐标系内，统一显示。在频谱曲线中，横坐标为频率，纵坐标为振动幅值，曲线的幅值表示振动速度的大小，振动速度越大，幅值越高。
S4.根据频谱图分析法和阶次切片图分析法对S3步骤所述的频谱曲线依次进行分析：其中，分析测试数据有两种方法：
一是频谱图分析法，如图3所示，频谱图中在某频率附近出现明显较集中峰值时，认为在此处存在试验底座5的某阶固有频率；
二是阶次切片图分析法，如图4～图7所示，取多个阶次切片图，将其中的峰值汇总，峰值对应频率集中在某频率附近时，认为该频率为试验底座5的某阶固有频率，如表I所示。将两种方法得到的固有频率进行比较，可以更准确的获取试验底座的固有频率，如表II。优选的，可以采用平均值算法获得最终的试验底座5的某阶固有频率。
表I：阶次切片图固有频率分析结果表。
Figure BDA0002559409430000051
表II：频谱图分析法与阶次切片图分析法获得的固有频率对比表
分析方法 1阶固有频率(Hz) 2阶固有频率(Hz)
频谱图 30 54
阶次切片 31.5 54
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将柴油机安装在试验底座上，采集试验底座的振动时域信号和柴油机的转速；
S2.根据柴油机的转速档设定不同的转速分档，以转速分档为计算周期，将S1步骤中所述振动时域信号进行傅里叶变换，转换为振动频域信号；
S3.将S2步骤中的每个转速档对应的振动频域信号放到一个坐标系内，得到横坐标为频率，纵坐标为振动幅值的频谱曲线；
S4.根据频谱图分析法和阶次切片图分析法对S3步骤所述的频谱曲线依次进行分析，将以上二者获得的结果进行平均，获得所述试验底座的某阶固有频率；
所述S1步骤中的所述柴油机在空载状态，工作转速范围内，进行连续的升/降转速。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法，其特征在于：
所述S4步骤中所述频谱分析法指：
在S3步骤中所述的频谱曲线中，某频率附近出现集中峰值时，认为在此处存在试验底座的某阶固有频率。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机试验底座安装状态固有频率测试方法，其特征在于：
所述S4步骤中阶次切片图分析法指：
在S3步骤中所述的频谱曲线中，取多个阶次切片图，将其中的峰值汇总，峰值对应频率集中在某频率时，认为该频率为试验底座的某阶固有频率。
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