汽车制造技术
现代制造工程（Modlem ManufacturingEngineering）
2015年第4期
车用发动机凸轮轴轴承松脱的故障特征提取
喻菲菲，杜灿谊
（1广东技术师范学院机电学院，广州510635；2广东技术师范学院汽车学院，广州510635）
摘要：车用发动机凸轮轴轴承松脱故障使得凸轮轴受力不均而引起冲击力，导致凸轮轴附近机体表面出现异常振动和显著噪声。通过对某发动机凸轮轴轴承松脱故障的试验测试，提取缸盖振动加速度信号进行时域分析，发现有明显的周期性冲击；利用小波包分解至较高频段并做解调分析，解调谱的故障激励频率非常显著。分析结果表明，凸轮轴轴承
松脱故障有中高频调制现象，可综合利用时域分析、频谱分析和小波包分解与解调分析进行相应的故障特征提取。关键词：凸轮轴轴承；松脱；小波包分解；解调；故障特征
中图分类号：TK407；TK418文献标志码：A文章编号：1671—3133(2015)04—0033—05
Faultfeatureextractionof automotiveenginecamshaftbearingloosening
Yu Feifei',Du Canyi
(1 School of Electromechanical Engineering , Guangdong Polytechnic Normal University ,
Guangzhou 510635 , China ;2 School of Automotive Engineering , Guangdong
Polytechnic Normal University , Guangzhou 510635 , China)
Abstract : Automotive engine camshaft bearing loosening fault will cause impact force because of uneven stress on camshaft , so abnormal vibration and noise appear on the body surface near the camshaft . By the test for engine camshaft bearing loosening fault, vibration acceleration signal of cylinder head is collected to analyze in time domain ,cyelical shock can be seen . Then wave-let packet decomposition method is used to decompose the signal and demodulation analysis is applied to higher frequency band signal ,fault excitation frequency in the demodulation spectrum is very obvious , The analysis result shows that camshaft bearing loosening fault would cause mid -high frequency modulation phenomenon ,it could extract the corresponding fault feature by com -positely using time domain analysis ,frequency spectrum analysis and wavelet packer decomposition and demodulation analysis -Key words : camshaft bearing ; loosening ; wavelet packet decomposition ;demodulation ; fault feature
0引言
发动机凸轮轴通过轴承固定在缸盖上，控制进、排气门的开闭，其技术状况非常关键。由于长时间运行或者润滑不良、调试不当等原因，会出现凸轮轴轴承磨损、松脱和轴瓦脱落等现象，导致凸轮轴与缸盖之间的相互作用力异常，甚至产生较明显的冲击力"，使缸盖位置的振动噪声加剧，影响发动机的正常运行2。本文针对凸轮轴轴承松脱故障，通过试验提取缸盖振动加速度信号进行时域、频谱分析以及小波包分解与解调分析，综合提取出显著的故障特征，可用于发动机不拆卸情况下对凸轮轴轴承故障的诊断。
1试验测试系统与测试方法 1.1测试系统组成
测试对象为丰田某型号电喷发动机，其配气机构类型为双顶置凸轮轴四气门结构，每缸各有进、排气门两个，凸轮通过直接驱动挺柱进而控制气门开启和关闭。被测试发动机及凸轮轴机构实物图见图1。
本文采用德国BBM测试设备和美国PCB压电式加速度传感器进行振动信号采集，再利用Matlab软件对振动信号进行后续分析。BBM测试设备包括硬件 MKII信号采集器和软件PAK测试分析系统，用于振动与声学测量和分析。其中，MKII信号采集器带有 26个ICP（InternalCircuitsPiezoelectric）传感器信号通
*国家自然科学基金项目（51305085）；广东省高等学校优秀青年教师培养计划资助项目（Yq2014110）；广东技术师范学院校级科研项目(13KJY12)
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