斯特林发动机振动检测及寿命分析

【摘要】在能源及环保问题日益严重的今天,斯特林发动机因其独特的工作原理及优势得到了广泛应用。因此,为保证它在实际生产应用中的安全、可靠运行,具有巨大的应用意义及经济价值。本课题是以斯特林发动机为研究对象,以其在运行过程中的振动机理、振动信号特征、能量变化为着眼点,对其工作状态进行检测和寿命分析,对设备做出合理规划,保证生产安全。论文主要的工作内容如下。1、研究目前应用较为广泛的振动信号检测方法及其分析应用。描述了通常振动信号产生机理及不失真采样定理,为后续分析奠定了理论基础。然后依据斯特林发动机的特性选取合适的检测方法、信号处理方法,并对现有的分析方法存在的缺陷进行了优化,使得后续信号的精确性得到了提高,进而保证了课题最终结果的可靠、有效。2、研究斯特林发动机在运行过程中主要运动产生振动信号的机理,其中,主要运动一般含有两个方面：往复运动、回转运动；然后,利用物理学知识分别对其进行动力学及运动学分析,确定斯特林发动机产生振动的主要原因、传播途径及其易损部件,并确定主要检测参数,为后续分析提供理论基础；并根据测点选取原则、传感器选取原则,选取合适的传感器及安装位置,最大程度的采集到所需要的信号；3、对EMD方法的模态裂解及去噪进行了研究,得出快速ICA去噪可应用于本课题的信号去噪,并有效减小模态裂解现象,得到较好的效果；对AR模型进行研究,建立AR模型,生成AR谱,并利用实验验证了此模型的可靠性,实现对被测对象的振动检测。4、利用频域能量分布特征对被测对象的寿命进行比较分析预测,提出了基于频带能量变化的响应信号特征频带判定方法和总能量预测趋势方法相结合,并利用相应判断标准进行寿命预测,并将其应用到斯特林发动机的寿命预测中,评定其预测结果的准确性。5、搭建硬件测试平台。以理论知识为基础,选取合适的元器件,搭建振动测试平台。在信号采集方面本课题采用了研华PCI1716高速数据采集卡,利用MATLAB7.0和C++Builder6.0进行联合编程实现软件的界面设计及软件编程。
【作者】徐玉洁；
【导师】尚雅层；
【作者基本信息】西安工业大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】斯特林发动机；振动检测；EMD；AR谱；频域能量分布；寿命预测；

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