[發明專利]一種傳動帶的模態分析方法及裝置

在審

• 申請號: 201710985333.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107782547A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 楊路
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及傳動帶分析技術領域，尤其涉及一種傳動帶的模態分析方法及裝置。

背景技術

帶傳動機構是機械工程中最普遍應用的傳動裝置。它被廣泛的應用在機車發動機、風機、水泵等方面。相較于鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等其他傳動形式，帶傳動具有其獨特的優勢。它作為柔性件傳動的一種，具有結構簡單、傳動平穩、無噪音、能緩沖吸振的特點，可以在遠距離內以最少構件傳遞大功率，且具有成本低廉、無需潤滑、易更換維修等優點。但是，傳動帶也會在傳送過程中產生彈性滑動和振動。在傳送帶運行過程中，很多因素都會使傳動帶產生振動，如加工誤差、裝配誤差、機械故障及外加隨時變化的扭矩等。而傳動帶的振動將影響帶傳動裝置的工作可靠性和傳動效率，增大傳動的外廓尺寸，當振幅過大時甚至會造成傳動裝置的失效或損壞。

模態分析是研究結構動力特性的一種方法，是系統辨別方法在工程振動領域中的應用。模態是機械結構的固有振動特性，每一個模態都具有特定的固有頻率、阻尼比和模態振型等模態參數。這些模態參數可以由計算或試驗分析取得，這樣的一個計算或試驗分析過程稱為模態分析。對傳送帶進行模態分析可以研究傳動帶在某一易受影響的頻率范圍內各階主要模態的特性，從而進一步預言傳動帶在此頻率范圍內，在外部或內部的各種振源作用下的實際振動響應。因此，傳動帶的模態分析對于傳動帶的動態結構設計以及運行過程中的故障診斷都有重要意義。

現有的針對傳動帶模態分析的方法主要為峰值檢出法。峰值檢出法是使用離散傅里葉變換對結構體的時域響應信號進行信號處理。當結構體的模態分離程度較好時，可以由信號功率譜密度矩陣的峰值直接分離出不同的模態，并得到這些模態所對應的頻率。但是，峰值檢出法無法測得傳動帶的各個模態的振型和阻尼比，從而無法獲得傳動帶的完整的模態參數，不利于傳動帶的模態分析。

發明內容

本發明提供了一種傳動帶的模態分析方法及裝置，解決了峰值檢出法無法測得傳動帶的各個模態的振型和阻尼比，從而無法獲得傳動帶的完整的模態參數，不利于傳動帶的模態分析的技術問題。

本發明提供的一種傳動帶的模態分析方法，包括：

獲取傳動帶在振動方向上的加速度；

根據所述加速度構建所述傳動帶的功率譜密度矩陣；

對所述功率譜密度矩陣進行奇異值分解，獲得所述傳動帶的模態參數。

優選地，所述對所述功率譜密度矩陣進行奇異值分解包括：

在預置頻率下對所述功率譜密度矩陣進行奇異值分解，將所述傳動帶分解為多個單自由度系統，每個單自由度系統對應一個模態。

優選地，所述獲得所述傳動帶的模態參數包括：

根據所述每個單自由度系統中的奇異值作出奇異值頻率曲線，并求取所述奇異值頻率曲線的峰值；

獲取所述峰值對應的頻率，并將所述峰值對應的頻率作為每個單自由度系統對應的模態的固有頻率。

優選地，所述獲得所述傳動帶的模態參數包括：

獲取每個模態的第一個奇異值向量，并將所述奇異值向量作為振型。

優選地，所述獲得所述傳動帶的模態參數包括：

將所述每個單自由度系統的功率譜密度函數通過做傅里葉逆運算，轉換成時域信號；

計算所述時域信號的自相關函數的對數衰減系數，獲得每個模態的阻尼比。

本發明提供的一種傳動帶的模態分析裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取傳動帶在振動方向上的加速度；

構建模塊，用于根據所述加速度構建所述傳動帶的功率譜密度矩陣；

分解模塊，用于對所述功率譜密度矩陣進行奇異值分解，獲得所述傳動帶的模態參數。

優選地，所述分解模塊包括：

分解子模塊，用于在預置頻率下對所述功率譜密度矩陣進行奇異值分解，將所述傳動帶分解為多個單自由度系統，每個單自由度系統對應一個模態。

優選地，所述分解模塊包括：

頻率獲取子模塊，用于根據所述每個單自由度系統中的奇異值作出奇異值頻率曲線，并求取所述奇異值頻率曲線的峰值，獲取所述峰值對應的頻率，并將所述峰值對應的頻率作為每個單自由度系統對應的模態的固有頻率。

優選地，所述分解模塊包括：

振型獲取子模塊，用于獲取每個模態的第一個奇異值向量，并將所述奇異值向量作為振型。

優選地，所述分解模塊包括：

轉換子模塊，用于將所述每個單自由度系統的功率譜密度函數通過做傅里葉逆運算，轉換成時域信號；