第六章-往復(fù)機械

第六章往復(fù)機械故障診斷6.1概述6.2往復(fù)機械基礎(chǔ)知識6.3往復(fù)機械的性能檢測6.4發(fā)動機振動的傳遞特性的研究6.5往復(fù)機械運動件磨損狀態(tài)的監(jiān)測1東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.1概述

往復(fù)運動在機械運動中往復(fù)運動是一種最常見的運動。通過一系列的機構(gòu)將往復(fù)（直線、擺動）運動變成回轉(zhuǎn)或?qū)⒒剞D(zhuǎn)變成往復(fù)運動。

常用構(gòu)件有凸輪、齒輪、鏈輪、齒條、偏心輪、曲柄、連桿等。

主要研究對象曲柄－連桿機構(gòu)，內(nèi)燃機、往復(fù)式空氣壓縮機。

內(nèi)燃機監(jiān)測包括性能監(jiān)測和機械狀態(tài)監(jiān)測。

往復(fù)式空壓機系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)由電動機、往復(fù)式空壓機、中冷器、儲氣罐等一系列設(shè)備組成，應(yīng)該對整個系統(tǒng)進行監(jiān)測監(jiān)控。2東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心監(jiān)測診斷的復(fù)雜性：

⑴

激勵源復(fù)雜，頻率成分復(fù)雜；

⑵

運動部件多而復(fù)雜，包含在機身內(nèi)，其參數(shù)難以測量，其狀態(tài)難以判定；

⑶

在發(fā)動機的不同部件中，激勵力的傳遞途徑，激勵力對表面振動的貢獻，眾多的激勵（同時作用）與各自響應(yīng)（交織一起）對應(yīng)關(guān)系的識別；

⑷當發(fā)動機的運動部件出現(xiàn)不同故障，是否引起相應(yīng)的激勵變化？是否引起表面振動信號的改變？反向分析診斷是否可行？

⑸

缸與缸之間、本缸部件間互相干擾，能否區(qū)別？

⑹

敏感測點如何選擇，判據(jù)如何確定？3東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心

綜合監(jiān)測檢測方法不可以單一化、簡單化；振動檢測、溫度檢測、鐵譜分析、光譜分析、性能參數(shù)測定等，必須綜合檢測，全面分析。

人員要求對設(shè)備結(jié)構(gòu)的清晰了解，對動力特性的深刻掌握，對故障機理通曉，較為全面的相關(guān)領(lǐng)域知識，豐富的設(shè)備維護、管理及實際工作經(jīng)驗等。4東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.2往復(fù)機械基礎(chǔ)知識圖6.2擋車軛機構(gòu)1主軸；2滑動塊；3壓頭6.2.1往復(fù)機械的分類1.檔車軛機構(gòu)檔車軛機構(gòu)如圖6.2所示。以主軸的偏心動作帶動而實現(xiàn)鍛壓機的壓縮運動。5東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.3直線往復(fù)機構(gòu)1蝸桿；2輸入軸；3機架；4蝸輪2.直線往復(fù)機構(gòu)直線往復(fù)機構(gòu)如圖6.3所示。使往復(fù)運動和輸入軸的旋轉(zhuǎn)相一致。［印刷機油墨進給圓筒的聯(lián)動機構(gòu)］6東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.4往復(fù)空間曲柄1輸入件；2連接環(huán)A；3連接環(huán)B；4輸出件3.往復(fù)空間曲柄如圖6.4的銼床。將輸入軸１的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)連接環(huán)、，轉(zhuǎn)變成輸出件４的往復(fù)運動。7東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.5發(fā)動機的“菱形”傳動4.發(fā)電機的菱形傳動機構(gòu)如圖6.5所示的發(fā)電機的菱形傳動機構(gòu)。將往復(fù)運動轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動。是一種菲利普公司研制的新型傳動機構(gòu)，用于具有高熱效率發(fā)動機、熱氣機。１密封填料箱；２緩沖室；３控制桿；４曲軸；５活塞；６移動活塞桿；７動力活塞；８動力活塞桿；９齒輪8東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.6曲柄－連桿機構(gòu)類型簡圖

5.曲柄－連桿機構(gòu)如圖6.6所示的曲柄－連桿機構(gòu)由活塞、連桿、曲柄三個基本元件組成的運動機構(gòu)，廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃機、往復(fù)式空壓機等。9東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心曲柄－連桿機構(gòu)可分為四種類型：⑴正置式曲柄－連桿機構(gòu)，如圖6.6所示。氣缸中心線通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心，側(cè)推力由缸套承受。（內(nèi)燃機采用）⑵十字頭式曲柄－連桿機構(gòu)，如圖6.6所示。氣缸中心線通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心，側(cè)推力由十字頭和導(dǎo)板承受。⑶偏置式曲柄－連桿機構(gòu)，如圖6.6所示氣缸中心線偏置在曲柄回轉(zhuǎn)中心的一側(cè)。（少量高速小型內(nèi)燃機采用）⑷主、副連桿式曲柄－連桿機構(gòu)，如圖6.6所示。一個曲柄帶動幾個主副連桿工作。（航空用星型活塞式發(fā)動機的標準運動機構(gòu)）10東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.7正置式曲柄－連桿機構(gòu)幾何關(guān)系圖6.2.2正置式曲柄－連桿機構(gòu)的工作特點1.活塞的位移、速度、加速度⑴活塞位移的計算由圖6.7的幾何關(guān)系可得：（6.1）設(shè)11東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心

圖6.7中：活塞銷中心；曲柄銷中心；連桿長度；曲柄半徑；

活塞沖程，；曲柄轉(zhuǎn)角；連桿擺角；曲柄半徑與連桿長度比，且。由此可得：（6.2）一般，按二項式定理展開式（6.2），并略去的高次項，則有常用近似式：（6.3）12東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑵活塞運動速度的計算對式（6.3）求導(dǎo)，并注意到：則活塞運動速度的近似式為：（6.4）⑶活塞加速度的計算同理，對式（6.3）求導(dǎo)，可得活塞加速度的近似式為：（6.5）13東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心2.作用力分析⑴連桿小端處作用力的分析連桿小端處作用力由兩部分組成：周期性變化的氣體壓力，活塞慣性里，有。如圖6.8所示，在垂直于汽缸壁方向的分力（活塞側(cè)推力）、在連桿中心線方向的分力（連桿推力）可由式給出。（）14東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑵連桿大端處作用力的分析連桿推力沿連桿中心線傳遞給曲柄銷處，可分解成沿曲柄方向的法向分量和垂直于曲柄方向的切向分量，據(jù)幾何關(guān)系可寫為：（）連桿因其質(zhì)量，在運動中對曲柄銷有慣性力作用，設(shè)連桿大端回轉(zhuǎn)質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力為，故曲柄銷處承受的法向力應(yīng)為：15東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑶主軸頸處作用力的分析取曲柄連桿機構(gòu)為研究對象，其受力圖如圖6.8所示，軸頸處垂直作用力和水平作用力為：（）從圖6.8、上看，內(nèi)燃機輸出扭矩為：16東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.2.3內(nèi)燃機常用參數(shù)及計算公式用于判定氣缸內(nèi)部工作狀況的常用參數(shù)及簡單計算公式為：1.研究工作循環(huán)有效性的參數(shù)⑴平均指示壓力（）平均指示壓力單位氣缸工作容積所做的指示功。即式中工作循環(huán)的指示功；氣缸工作容積。［假設(shè)在一個完整活塞行程內(nèi)，一個不變的力所做的功，與實際工作循環(huán)所做的功相等。］17東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心平均指示壓力的大小，主要與氣體與燃料的混合情況、換氣質(zhì)量、燃燒速度、負荷有關(guān)。對于內(nèi)燃機，負荷增加，平均指示壓力就會增大；對于非增壓式柴油機，平均指示壓力主要受過量空氣系數(shù)（）的影響［要保證足夠的過量空氣系數(shù)，才能使平均指示壓力滿足要求］；對于增壓式柴油機，平均指示壓力的提高主要受柴油機熱負荷的限制。18東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心

⑵指示功率（）指示功率內(nèi)燃機燃氣在氣缸中單位時間內(nèi)所完成的指示功，即式中柴油機轉(zhuǎn)，；氣缸數(shù)；

沖程數(shù)。19東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑶平均有效壓力（）平均有效壓力一個不變的壓力，作用在活塞整個行程上所做的功，同柴油機曲軸上所發(fā)出的有效功（有效功=指示功－機械損失功）相等，即式中輸出的有效功式中機械損失壓力；機械效率。平均有效壓力隨平均指示壓力和機械效率變化而變化。20東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑷有效功率（）有效功率（軸功率、制動功率）是指內(nèi)燃機曲柄輸出的實際功率，即

內(nèi)燃機有效功率測定（常用）方法：在實驗臺上用制動測功機測出輸出軸轉(zhuǎn)矩，并以下式計算：21東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑸機械損失功率（）柴油機中構(gòu)成機械損失的因素很多，主要有以下三種：①摩擦損失功率消耗在相互運動的零件間的摩擦功率。②傳動損失功率帶動輔助機械（燃油泵、潤滑油泵、水泵、氣壓機、二沖程掃氣泵等）的損失功率。③泵氣損失功率僅發(fā)生在四沖程柴油機的進、排氣過程中。⑹機械效率（）機械效率等于柴油機有效功率與指示功率之比值，即22東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心2.研究工作循環(huán)經(jīng)濟性的參數(shù)⑴有效熱效率（）有效熱效率是指柴油機曲軸處轉(zhuǎn)變成有效功相當?shù)臒崃客剂先紵l(fā)出的全部熱量的比值，即考慮了柴油機循環(huán)的熱損失、全部機械損失，給出了整臺柴油機經(jīng)濟性的概念，表明其最終使用價值。其應(yīng)用公式為：式中燃料低熱值；燃料消耗量23東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑵有效燃料消耗率（）又稱有效耗油率、比油耗有效燃料消耗率每一有效千瓦小時的工作中所消耗的燃料公斤數(shù)或克數(shù)，即當已知柴油機有效熱效率和燃料低熱值時，得24東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)活塞式燃氣輪式往復(fù)活塞式煤油機汽油機柴油機按燃料分類6.2.4柴油機的分類25東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心柴油機的分類：1.按完成每工作循環(huán)所需的沖程數(shù)目劃分⑴二沖程柴油機活塞運行兩個行程，曲柄旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)完成一個工作循環(huán)的柴油機；⑵四沖程柴油機活塞運行四個行程，曲柄旋轉(zhuǎn)二轉(zhuǎn)完成一個工作循環(huán)的柴油機。

2.按柴油機曲柄轉(zhuǎn)數(shù)劃分⑴低速柴油機曲柄轉(zhuǎn)速為

以下；⑵中速柴油機

曲柄轉(zhuǎn)速為；⑶高速柴油機

曲柄轉(zhuǎn)速為以上。26東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心3.按汽缸排列方式劃分⑴直列式柴油機所有氣缸排列成一直線，氣缸中心線為垂直方向；⑵臥式柴油機所有氣缸中心線呈水平方向排列；⑶型柴油機氣缸呈“”型排列兩行，兩行氣缸中心線相交成一定角度；

⑷其他型式柴油機“”型、“”型、“”型。4.按曲柄－連桿機構(gòu)的構(gòu)造分類⑴筒形活塞式柴油機（箱式柴油機）活塞通過活塞銷直接與連桿相連，如圖6.9所示。⑵十字頭式柴油機活塞通過活塞桿及十字頭與連桿相連，由十字頭起導(dǎo)程作用，如圖6.9所示。27東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.9柴油機筒形活塞式柴油機；十字頭式柴油機28東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心5.按汽缸進氣方式分類⑴非增壓式柴油機進氣完全靠活塞本身的運動吸入空氣的四沖程柴油機，用掃氣泵供給較低壓力的空氣去掃除廢氣的二沖程柴油機；⑵增壓式柴油機用專門的增壓泵增加進氣壓力來提高功率的柴油機。（廢氣渦輪增壓式柴油機）6.按功率分類⑴小型船舶柴油機額定功率小于；⑵中型船舶柴油機額定功率為；⑶大型船舶柴油機額定功率大于。29東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3往復(fù)機械的性能監(jiān)測傳統(tǒng)檢測工作參數(shù)表盤顯示、定期維護；現(xiàn)代監(jiān)測結(jié)合計算機軟硬件技術(shù)的應(yīng)用，選擇表征設(shè)備性能、運行狀態(tài)的敏感參量，在線監(jiān)測設(shè)備運行信息，利用數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)限值進行數(shù)據(jù)比較，趨勢預(yù)報，超限報警；利用知識庫中的規(guī)則，進行故障診斷，以達到對設(shè)備的。預(yù)知維修30東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心內(nèi)燃機的性能比較復(fù)雜，監(jiān)測內(nèi)容比較多，主要分為以下10個子系統(tǒng)：⑴發(fā)電機功率和摩擦損失的監(jiān)測；⑵各缸功率的平衡；⑶各缸壓縮力的平衡；⑷燃油噴射系統(tǒng)；⑸增壓系統(tǒng)（包括增壓器）⑹排氣系統(tǒng)；⑺曲柄箱漏氣量；⑻潤滑油系統(tǒng)；⑼冷卻水系統(tǒng)；⑽軸承等。31東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心子系統(tǒng)常有近百個零部件組成，有眾多參數(shù)需要監(jiān)測。因此，選擇好敏感參量，實現(xiàn)對其準確的測量，是后續(xù)一系列研究工作的前提基礎(chǔ)。32東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.10示功圖分析6.3.1燃燒狀態(tài)監(jiān)測燃燒過程描述著火滯燃期、燃燒速度、燃燒量、燃燒不完全等。燃燒過程影響因素燃油品質(zhì)、預(yù)熱溫度、噴油器狀態(tài)等。氣缸壓力監(jiān)測檢查燃燒狀態(tài)，以保證效率、防止積炭，以防組件磨損。示功圖監(jiān)測可從中識別以下信息：（見圖6.10）33東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑴最高燃燒壓力它與著火滯燃期有關(guān)并影響初期的放熱速度；⑵在膨脹線上某一固定曲柄轉(zhuǎn)角時缸內(nèi)壓力它給出了有關(guān)過后燃燒和燃燒阻滯的信息；⑶著火時刻此參數(shù)意味著著火滯燃和燃燒阻滯的綜合；⑷壓縮壓力表征氣閥、活塞環(huán)及缸套的狀態(tài)；（密閉性）⑸平均指示壓力效驗各缸間的功率是否平衡。34東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.2增壓系統(tǒng)監(jiān)測廢氣渦輪增壓器是大型柴油機必備輔助設(shè)備（小型高速柴油機除外），一個典型的增壓系統(tǒng)監(jiān)測裝置應(yīng)具有下列功能：⑴渦輪效率的監(jiān)測；⑵壓氣機效率的監(jiān)測；⑶中冷器阻力的監(jiān)測；⑷中冷器效率的監(jiān)測。35東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心需要檢測參量：渦輪膨脹比、渦輪的進出廢氣溫度、增壓器轉(zhuǎn)速；壓氣機的壓力升高比、壓氣機的進出空氣溫度；中冷器前后冷卻水溫度、測量中冷器后增壓空氣的溫降——以確定中冷器的效率；測量中冷器前后增壓空氣的壓力降——以確定中冷器的污染程度；測量小型高速柴油機空氣濾清器的前后壓差——確定是否堵塞；36東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.3排氣系統(tǒng)監(jiān)測對于排氣系統(tǒng)必須監(jiān)測：排氣壓力、總管排氣溫度、排氣煙度、排氣成分各缸支管排氣溫度反映進氣閥、排氣閥、噴油器的工作狀態(tài)；瞬時排氣溫度可有效反映噴油器空負荷狀態(tài)下的性能。37東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.4用互相關(guān)函數(shù)檢測工作過程的均衡性將示功圖（角度域）進行譜分析（互相關(guān)函數(shù)時差域），可獲取深層次信息；互相關(guān)函數(shù)曲線峰值反映兩個信號之間的相關(guān)程度，以１為最大值；峰值所對應(yīng)的橫坐標（時間），代表兩個信號之間的時延即對應(yīng)兩個氣缸之間的發(fā)火間隔角；互相關(guān)分析提供了檢測多缸發(fā)動機各缸工作均衡性的途徑，診斷各缸壓力、做功的均勻一致性，發(fā)火間隔的均勻一致性；（參見圖6.12）互相關(guān)分析提供了檢測單缸工作穩(wěn)定性的途徑，如果穩(wěn)定，在同點（如排氣沖程上止點）觸發(fā)采樣的前提下，互相關(guān)函數(shù)曲線峰值應(yīng)為１，峰值對應(yīng)的時延應(yīng)為零。38東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.12I缸不均衡時氣缸壓力的互相關(guān)圖因此，互相關(guān)分析可以用于發(fā)動機的工作狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷。39東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.5柴油機的性能監(jiān)測衡量柴油機性能的最終指標是耗油量。影響耗油量的因素有：噴油定時、噴油設(shè)備狀態(tài)、進氣和排氣系統(tǒng)、分油機的正確使用、燃油的預(yù)熱、中冷器等。柴油機性能監(jiān)測流程：（參考圖6.13）測量壓電示功圖并進行自動參數(shù)識別；結(jié)合必要的相關(guān)參數(shù)測量（溫度、壓力、壓力降、耗油量、轉(zhuǎn)速等）；以各種參量的限值為標準，經(jīng)進行計算機程序計算、分析、判定；使監(jiān)測系統(tǒng)可實施如下功能：狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)存儲、信息查詢、趨勢分析、超限報警。40東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心計算提示

趨勢分析

壓電示功圖記錄有劣化傾向的工作參數(shù)例如：溫度壓力壓力降燃油消耗量轉(zhuǎn)速等推定出：

●發(fā)動機的狀態(tài)（燃油消耗量）●各缸的平均值●標準值●測量值和標準值間的偏離●測量值和各缸均值間的偏離●平均值和標準值間的偏離●警告發(fā)動機的狀態(tài)氣缸參數(shù)氣缸狀態(tài)增壓空氣和排氣數(shù)據(jù)存儲、分析和提取圖6.13柴油機的性能監(jiān)測41東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.6內(nèi)燃機性能的模擬計算技術(shù)移植到內(nèi)機的監(jiān)控內(nèi)燃機性能模擬計算已成功地用于內(nèi)燃機設(shè)計過程中，將模擬計算技術(shù)移植到內(nèi)燃機監(jiān)控，是切實可行之途徑。首先，計算內(nèi)燃機的零部件在最佳狀態(tài)下的主要工作參數(shù)：耗油率、渦輪速度、進氣溫度、排氣溫度、進氣壓力、排氣壓力、平均有效壓力等；然后，對一些零部件分別設(shè)置不同程度故障，如：⑴燃油品質(zhì)劣化使燃燒變差；⑵渦輪噴嘴堵塞或損傷；⑶中冷器失效；42東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心⑷排氣閥燒損或泄漏；⑸活塞或缸套損傷等。計算出相應(yīng)工作參數(shù)變化規(guī)律；經(jīng)過實驗校核驗證；確定故障敏感參數(shù)特征；據(jù)此反推零部件的故障及故障程度。43東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.3.7往復(fù)式空氣壓縮機性能參數(shù)的監(jiān)測往復(fù)式空壓機所需監(jiān)測的主要性能參數(shù)：⑴排氣量累計值、瞬時值⑵主電機的輸入功率⑶壓縮機汽缸的漏氣量用以監(jiān)測填料、氣閥、活塞環(huán)的工作狀態(tài)；⑷溫度用以監(jiān)測各級進排氣、冷卻水、油主要摩擦副等的工作狀態(tài)；⑸壓力用以監(jiān)測各級進排氣、冷卻水、油、濾清器等的工作狀態(tài)。44東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.4發(fā)動機振動的傳遞特性的研究特點是：運動件多，且復(fù)雜，引起振動的激勵源多。對于不同零部件的振動，這些激勵各自的貢獻是不同的。了解這些激勵力在發(fā)動機中不同部件的傳遞路徑及其對振動的影響，分析不同激勵源的特征，是利用機器表面振動信號判別其故障的基礎(chǔ)工作。對于單輸入、輸出線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：（6.3）式中傳遞函數(shù)；響應(yīng)的傅氏變換；激勵的傅氏變換；45東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心

激勵和響應(yīng)的互譜函數(shù)；激勵的自譜函數(shù)。缸蓋系統(tǒng)是一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、承受多種激勵力。主要激勵力：⑴缸內(nèi)氣體壓力；⑵進排氣閥落座沖擊；⑶進排氣閥開啟氣流沖擊；⑷機身振動影響。本節(jié)將從研究缸蓋的振動特性入手，從時域、頻域上，分離各個激勵對缸蓋振動的影響；通過實驗得到對應(yīng)這些激勵的傳遞函數(shù)46東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.18缸蓋振動頻率特征6.4.1缸蓋激勵源的分離從如圖6.18所示的缸蓋振動信號的頻譜圖上可以看出：振動能量主要分布在以下和兩個頻帶上。47東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.19缸蓋由于氣閥沖擊作用下的振動特征去掉連桿、活塞（去除氣體壓力作用），由電動機帶動發(fā)動機倒拖，其振動信號譜圖如圖6.19所示，說明氣閥落座沖擊主要是高頻振動。48東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.20缸蓋響應(yīng)的相干分析作缸蓋振動和氣體壓力的相干分析，如圖6.20所示，可以得出結(jié)論：低頻振動能量是由缸內(nèi)氣體壓力引起的。（相干功率譜的能量，對應(yīng)集中分布在低頻段上。）49東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心上述分析表明：氣體壓力和氣閥落座沖擊所引起的振動，在頻率域上有明顯不同的特征，容易將它們分離。但是頻率域上的功率譜分析不含相位信息，所以不能區(qū)分進氣閥落座沖擊和排氣閥落座沖擊這對原本據(jù)有相位差異的信號特征。由于不同的激勵力作用于缸蓋的（時間）相位不同，必須討論從時域上分離這些激勵力。圖6.21是一個周期內(nèi)缸蓋振動的時域波形，根據(jù)上止點信號、發(fā)動機定時配氣規(guī)律，可以分別識別出各激勵力在缸蓋上的瞬態(tài)沖擊響應(yīng)。50東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.21缸蓋響應(yīng)時域信號運用延時觸發(fā)和瞬態(tài)窗技術(shù)，可以分析不同激勵對缸蓋振動的貢獻，如圖6.22所示。51東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.22不同激勵對缸蓋振動的貢獻52東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.4.2缸蓋系統(tǒng)傳遞特性如前所述：缸蓋上某點振動可用屬于多輸入、單點輸出的線性系統(tǒng)來描述。由于上述激勵是不相關(guān)的，所以缸蓋該點的振動響應(yīng)可寫成：（6.4）式中缸蓋表面響應(yīng)信號的傅氏變換；氣體壓力信號的傅氏變換；排氣閥落座沖擊力信號的傅氏變換；進氣閥落座沖擊力信號的傅氏變換；排氣閥開啟氣流沖擊力信號的傅氏變換；53東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心氣體壓力的傳遞函數(shù)；

排氣閥落座力的傳遞函數(shù)；進氣閥落座力的傳遞函數(shù)；

排氣閥開啟力的傳遞函數(shù)；

干擾信號的傅氏變換。掌握各種傳遞函數(shù)，就有可能根據(jù)缸蓋表面振動響應(yīng)，來推斷各個激勵的性質(zhì)。54東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心6.4.3傳遞函數(shù)的測量

1.氣閥落座沖擊和開啟的傳遞特性在發(fā)動機運行過程中，氣閥落座的沖擊是一個瞬態(tài)沖擊力，難以實測。但其傳遞特征與發(fā)動機動態(tài)運行參數(shù)無關(guān)。所以，可以在發(fā)動機靜態(tài)條件下，以力錘敲擊閥座，得到相應(yīng)的機械導(dǎo)納，從而確定不同測點對氣閥落座的傳遞函數(shù)。

2.氣體壓力的傳遞函數(shù)氣體壓力可測，缸蓋表面振動（綜合）響應(yīng)可測，兩者間傳遞函數(shù)求解思路如圖6.24所示。55東北大學(xué)設(shè)備診斷工程中心圖6.24求缸蓋對