基于小波包变换的发动机活塞敲击故障诊断研究

摘要

机械故障的诊断越来越多的倾向于通过分析机械设备的振动信号来对故障进行分析和处理，这种方法非常适合于结构复杂的发动机的故障诊断。发动机机体表面的振动的重要来源是活塞敲击，所以做好发动机活塞敲击的监测可以保证发动机的正常运行，同时提高发动机的安全可靠性。活塞敲击类的故障与活塞的二阶运动相关，所以掌握好活塞敲击的二阶运动的特性以及故障下的振动特性，就可以很好地为活塞敲击故障做一个准确的判断和状态的监测。
　　本文以发动机的活塞敲击故障为研究中心，围绕活塞敲击特性与活塞敲击振动进行深入研究，获得活塞敲击中的运动参数，以及活塞运动的规律。在对机体振动信号的处理方法上，采用小波包变换的处理方法进行，并通过一些信号的处理方法进行振动信号的处理过程的模拟，与其他方法的对比，显示出小波包变换的优点。
　　在对活塞敲击故障的研究中，建立活塞、缸套等模型进行动力学的分析处理，得到的相关参数进行处理整理，导入到仿真软件AVL EXCITE Piston&Ring对活塞的二阶运动进行模拟分析，并对故障进行设置，得到活塞敲击所影响的振动信号的频段。通过小波振动波形特征的处理，进行故障特征的程度的估计。最后，通过所得到的数据和结果，对活塞-缸套间的磨损趋势进行预估，从所了解到的磨损特性对活塞敲击振动的故障进一步分析讨论，最终总结出活塞敲击于活塞-缸套间的磨损特性的关系。活塞-缸套的磨损一般情况下，是在出厂时会有一段较大能量的敲击，但随着磨损间隙的扩大则会呈现敲击能量的减小的趋势，最后又会随着活塞-缸套间的间隙的扩大敲击能量也会逐渐变大，即敲击故障也会明显显示出来。通过以上的研究总结，为活塞敲击故障的后续诊断提供了理论上的参考依据，对振动信号的处理也会更有方向性。