Gépjármű hajtáslánc fődarabok rezgés- és zajdiagnosztikai végellenőrző rendszereinek

2008-ban kezdtem el kutatni a belsőégésű motorok rezgés- és zajdiagnosztikájával a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Karán, a korábbi Járműgyártás és -javítás Tanszéken. Az év végi értékelések során a Tanszék megbízásából általam vezetett projektek közül két rezgés- és zajdiagnosztikai munka nyert első díjat.

A disszertáció formai kidolgozása

A belső égésű motorok üzemi vizsgálata során alkalmazott rezgés- és zajdiagnosztika, mint tudomány és módszer, a fentebb összefoglalt tényezők miatt még a fejlesztés és használat kezdetén jár. Másrészt az üzemi teszt során végzett zaj- és rezgésdiagnosztika óriási lehetőségeket rejt magában, és nagyon hatékony diagnosztikai és gazdaságos hibaelhárítási eljárások kidolgozását teszi lehetővé.

A gépjárművek rezgés-és zajvizsgálatával foglalkozó szakirodalom fő témakörei

Válogatás a gépjárművekkel, ill. a hajtásláncokkal kapcsolatos rezgés- és

A gyártók az utóbbi időben nagy erőfeszítéseket tettek az új és használatban lévő motorok rezgésének és zajának/jellemzőinek szabályozása érdekében, a különböző környezeti feltételek pl. A gépjárművekkel kapcsolatban igen széleskörű és növekvő szintű tevékenység zajlik a rezgés- és zajdiagnosztikában, a matematikai és tudományos alapkutatás szintjétől az autószerelő műhelyek napi munkájáig.

Gépjármű hajtásláncok fontosabb rezgés- és zajforrásai

A hajtáslánc fogalma és elemei

A hajtásláncok fontosabb rezgés- és zajforrásai

A kapcsolódó kiválasztási szempontokat, illetve az egységek tulajdonságait az önálló munkámat ismertető részben mutatom be. Az infrastruktúra típusú WLAN műszaki jellemzői miatt a jelek átvitele, illetve ipari környezetben történő felhasználásra nem alkalmas.

A rezgés- és zajdiagnosztika természettudományos háttere

A rezgés- és zajdiagnosztikai alapismeretek áttekintése

Esetünkben mechanikai rezgésekről beszélünk, amikor egy fizikai test vagy részecske külső vagy belső gerjesztő erő hatására mozog, oszcillál.

A mechanikai hullámok terjedése

A rezgés- és zajdiagnosztika eszközei

A rezgés- és zajdiagnosztika hardveres eszköztára

A gyorsulás értékét megkaphatjuk közvetlenül egy gyorsulásérzékelőről vagy egy sebességérzékelő közvetlen jeléből egyetlen időbeli deriválttal, vagy egy helyzetérzékelőből kettős deriválttal, ha érzékelőink és a folyamatrendszer elég gyors .

A zaj-és rezgésdiagnosztika méréstechnikai, műszaki eszköztára

A zaj-és rezgésdiagnosztika információfeldolgozási eszköztára

A rezgés- és zajmérések eredményeinek feldolgozása és kiértékelése

A jelek fajtái és csoportosításuk

A rezgés és zajjelek feldolgozásának módszerei

Az új lehetőségek és a hozzájuk kapcsolódó aktuális problémák bemutatásához, valamint a kutatások, a megoldásukhoz kapcsolódó eredmények bemutatásához célszerű először a szakirodalomban általában csak elszórtan megtalálható, de már elterjedt ismereteket összegezni. Különböző célokra – az egyes ablakfunkciók tulajdonságai, előnyei és hátrányai alapján számos ablakfunkciót fejlesztettek ki, pl.

A feldolgozott rezgés- és zajjelek kiértékelése

Az áttekintés összefoglalása

A rezgés- és zajdiagnosztika hatékony, műszakilag előnyös módszer, de véleményem szerint a lehetőségek viszonylag szűken kihasználtak. A belső égésű motorok esetében - az üzemi vizsgálatok során - ritkán alkalmaznak rezgés- és zajdiagnosztikai módszereket (különböző okok, nehézségek miatt, a beépített mérőrendszer megléte ellenére), más módszereket részesítenek előnyben a tesztelésnél.

Hardver eszközök

Ezen vizsgálatok elvégzéséhez különféle szenzorok (rezgés, zaj, helyzet, szögjel stb. szenzorok), majd egy jelkondicionáló, adatgyűjtő és adatfeldolgozó, vagy Az előző típushoz hasonlóan széles frekvenciatartomány jellemzi, kiváló és stabil paraméterek akusztikai, elektromos és környezetvédelmi szempontból. Üzemi mérésekhez műszaki paraméterei, kisebb mérete és kedvező ára miatt több esetben is ezt a típust választottam.

Ezért használtam ezt a típust motor és váltó mérésekhez, ezeket javasoltam a telepített rendszerekben való használatra [NIT7254]. A DLI Watchman egység egy jól körülhatárolható, - gyakran meglehetősen primitív, időben állandó, alapvető hordozható műszer, amely könnyen használható alapvető ipari feladatokhoz (pl. egyszerű szivattyútelepi gépek).

Szoftver eszközök

Rugalmas mérőrendszer kifejlesztése rezgés- és zajdiagnosztikai kutatásokhoz

A mérések műszerezése és kivitelezése

A motor alapjárata az alap, sok jelenség fordul elő egyszerre, de a lényeg, hogy az ECU fordulatszám szabályozása még nem hatékony, a járó motor ilyenkor a legkevésbé stabil, átmeneti jelenségekkel terhelve. A motorok vezérléséből adódóan a szabályozási karakterisztika gyakran 1000 RPM érték körül változik, ezért ez sem a motor, sem a vezérlés minősítése szempontjából nem kedvező érték. A tapasztalatok szerint a legtöbb hiba esetén a 2000 RPM érték a legkedvezőbb, és a motor általános .. motor, a belső égési folyamat hanghatása stb. nagyon nehezen megoldható problémákat okoz).

Ebben az esetben kollégáim nagysebességű kamerás felvételek segítségével követték nyomon a feszítőgörgő rezonanciáját és mozgását bizonyos sebességeknél, majd az eredményeket kiértékelték és azok alapján szerkezeti módosítási javaslatokat dolgoztak ki. A mérési rendszer fejlesztésének egyik oka az ilyen mérésekkel való szinkronizálás, az egyidejű megfigyelések és az egyidejűleg előforduló hibák összehangolt elemzése volt.

A kutatási-mérési eredmények bemutatása és értékelése reprezentatív példák

A kutatási mérési eredmények áttekintése és elsődleges értékelése

A Gábor transzformáció alkalmazása a mérési eredmények feldolgozásához

Nem ábrázoltam, de legalább leellenőriztem, hogy a Gábor-transzformációval kapott eredményekből helyesen kaptam-e vissza az eredeti időjeleket a Gábor bővítéssel. A két ábrán jól látható a lezajló folyamatok összetettsége Az ábrák egyes részleteiben a növekvő sebességtől függően növekvő frekvenciájú rezgéskomponensek figyelhetők meg, vagy Az ilyenkor lezajló folyamatok összetettsége a a két ábrán is jól látható Az ábrák egyes részleteiben az egyes gerjesztési sebesség értékeknél fellépő rezonanciajelenségek összetettsége figyelhető meg.

A motor frekvenciájának és teljesítménysorrendjének spektrogramja szeleptárcsa-hibával, alapjáratról 4200 RPM-re gyorsítva, függőleges rezgésszint. Meghibásodott feszítőgörgős motor frekvencia és sorrendi teljesítményspektrogramja, amely rezonanciajelenségeket mutat alapjáratról 4200 RPM-re, függőleges rezgésszintre.

A jelfeldolgozás és a mérési adatgyűjtés hibalehetőségeinek kutatása

A hibalehetőségek elvi áttekintése

Adatfeldolgozási szoftveres kísérletek a mintavételezési hibák elemzéséhez

A spektrum legnagyobb eltérését természetesen 90°-os mislocation eltolással kapjuk, ez egyszerűen az előzőeknek megfelelő szinuszjel rossz adatsorát jelenti.

A mérési adatgyűjtéssel kapcsolatos megállapítások összefoglalása és

A motor beépített szögjeladójának használatával kapcsolatos meggondolások

A kutatások bebizonyították, hogy ez a jel nem használható, mert magas szintű mérési háttérzajt okoz, és lehetetlenné teszi bizonyos hibák észlelését. Emiatt felmerül a kérdés, hogy a belső szögjeladó speciális jelsorozatából hogyan lehet 6°-os egyenletes hangmagasságú jelet előállítani. Ennek eredményeként megjelent egy olyan funkció, amely képes meghatározni a rezgés- vagy zajjel alapfrekvenciáját, az alapsorrendet az idő függvényében, és bevinni a sebességprofilba ˙ (Speed​​​​​​​​​​​​​​​​​​​a

A rezgés- és zajdiagnosztika járműipari használatának kiterjesztését szolgáló

Új rezgésérzékelő megoldások

A készülék tartalmaz egy ellenőrző cellát is, amely a Coulomb-törvény alapján ismert erővel tudja mozgatni a mozgó keretet, így ellenőrizhető a rendszer állapota, paraméterei. A fenti ismeretek birtokában ezt az eszközt ígéretesnek találtam kutatási céljaim megvalósításához, és a későbbiekben - az 5.8.2. pontban - leírtak szerint méréseim közül elsőként ismertem meg, hogy részletesen megvizsgáltam és teszteltem a kutatási területem. A Keyence cég sajátos üzletpolitikája miatt nem ismert, de a világ első száz műszaki cégének tagja.

Tevékenységem a Keyence cég európai fióktelepe számára is érdekes volt, mert ezen a területen tudomásunk szerint nem végeztek hasonló méréseket.

Belsőégésű motor rezgésvizsgálata MEMS és optikai érzékelő egyidejű

Pontosabban, - mivel a MEMS szenzor egy 15 mm-es élhosszúságú kockában van elhelyezve, fém bevonattal (az előzőekben leírtak szerint), - a kocka egyik oldalát a motorra erősítettem, és az optikai mérést a másik oldalon végeztem el. Mind a MEMS rendszer, mind az optikai rendszer esetében a mellékelt szoftver biztosította a mérési adatok csv fájl formátumú tárolását. A mérések során azt tapasztaltuk, hogy az alacsony fordulatszám tartományban, alacsony rezgésszint mellett nagyon simán járt a motor, de 3000 ford./perc feletti fordulatszámon jelentősen megnőtt a zaj- és rezgésszint.

Magas rezgésszint esetén az optikai érzékelő felszerelésére használt, mágneses talpú állványszerkezet nem volt megfelelő a tartórendszerben rejlő rezgés miatt. 750 ford./percnél az alaprezgés harmonikus erősen dominál a harmonikusokkal szemben, ezért az alábbi diagramon nem szerepel (kiszűrtem), így a diagram (definíció szerint) a függőleges tengely irányába van nagyítva.

Vezetéknélküli rezgés- és zajdiagnosztikai adatátviteli rendszer kialakítása

A kísérletek igazolták a Keyence távérzékelő és feldolgozó rendszer gyakorlati alkalmazhatóságát gépjárművek hajtásláncainak érintésmentes rezgésdiagnosztikai vizsgálatára. Mivel az érzékelő közvetlenül csak rezgésgyorsulási adatokat szolgáltat, ezért egy rezgésdiagnosztikai adatfeldolgozó és -kiértékelő rendszerbe kell integrálni. Az általam kidolgozott rendszereket, módszereket motorvizsgálatra nem használták, de tapasztalataim és a kapott eredmények alapján alkalmasnak tartom fékpadi tesztek elvégzésére.

Az ábrán látható rendszer már egy korábbi fejlesztés eredménye, amelyben a végső ellenőrzést irányító ipari - nem PC-alapú - számítógépet PC-alapú hangdiagnosztikai rendszerrel egészítették ki. Az alkalmazott megoldás nem érzékelte az alacsony frekvenciájú hangokat, de túlságosan érzékeny volt a szerelőcsarnok háttérzajára is.

Vezetéknélküli rezgés- és zajdiagnosztikai információtovábbítás lehetőségei 108

A cDAQ alapú rezgés- és zajdiagnosztikai rendszert a gyakorlatban minőségellenőrzési feladatok elvégzésére használják motorgyári mérések és váltógyári vizsgálatok során, a vezeték nélküli adatgyűjtő rendszert az automata váltó tesztelésére, vagy A tesztek során bebizonyosodott, hogy a rezgés- és zajdiagnosztika használható belső égésű motorok esetén, akár változó fordulatszámon is, mint pl. Tézis: Resampling szekvenciaelemző algoritmuson alapuló zaj- és rezgésdiagnosztikai módszert dolgoztam ki belső égésű benzinmotorok termikus tesztelésére.

Tézis: Kutattam és elemeztem a hibamentes belsőégésű motor és néhány különböző ismert hibás motor rezgés- és zajdiagnosztikai vizsgálati eredményeit. Megtudtam a vizsgálat hatékonyságát, gazdaságosságát, a diagnosztikai rezgés- és zajméréseket 2000-es fordulatszámon, ill.

A disszertáció téziseivel kapcsolatos saját publikációk

Bánlaki Pál: Belsőégésű motorok teljesítményelemzése mért rezgés- és zajadatokon végzett rendeléselemzés felhasználásával, - 25.2. Dömötör Ferenc, Stipkovits András, Devecseri Szabolcs: Sebességváltó zaj- és rezgésmérése az átvételi teszt során in. ÜZEMELTETÉSI FELTÉTELEK, Tudományos és Felsőoktatási Minisztérium – Officina Wydawnicza SMIJP, Czestoshowa, 2014 in print, ISBN S11] dr Bánlaki Pál: Gábor transzformáció és belsőégésű motorok alkalmazása.

A disszertáció témájához kapcsolódó egyéb saját publikációk

Szakkönyvek, segédletek és jegyzetek

SJZ10] Szabó József Zoltán: Rezgésdiagnosztikai vizsgálatok és katonai alkalmazhatóságuk kutatása, PhD tézis, Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem, 2010, Budapest.

Nyomtatott és web cikkek, publikációk

DWE08] Dwenger, Heath: Orderanalyse, NI-presentatie, 2008, http://www.ni.com/swf/presentation/us/orderanalysis/. ILL08] Gábor Illés: Trillingsanalyse, technisch artikel, A.A Stádium Kft., Boedapest, 2008, http://www.aastadium.hu/Feltoltes/szakcikk/Rezgesvizsgalat.pdf. PCB08] PCB: Automotive Modal Analysis, PCB Automotive Sensors, Depew, 2008, http://www.pcb.com/linked_documents/automotivesensors/modal_12_08_lowr es.pdf.

RAD09] Radiwiki: Doppler-effekt, Képalkotó Diagnosztikai Kft., Budapest, 2009, http://www.radilogia.hu/radiwiki/index.php/Doppler_effektus. RAH05] Rahne Eric: Spectrum analysis of machine vibrations, PIM Kft., Budapest, 2005, http://www.pim-kft.hu/5szakmai_anyagos/03_spektrumanalizis_1.pdf [RAE05] Rahne Eric: The vibration, or.

Szabványok, szabványismertetések, ajánlások

Adatlapok, katalógusok, alkalmazástechnikai útmutatók

NI372656B] NI: Gabor Transform and Extension VI: labview\examples\Time Frequency Analysis\TFAFunctions, 2013, http://zone.ni.com/reference/en-. POL14] Polytec: Single Point Vibrometers, 2014, POLYTEC Gmbh, Waldbronn, www.polytec.com/int/products/vibration-sensors/single-point-.

Motor zaj rezgés okok

B – forgó részek kiegyensúlyozatlan tömegei által okozott rezgés vagy zaj C – ütközés zaja – rezgő szerkezeti elemek kilazulása D – áramlási zaj, áramló közeg (gáz, folyadék) robbanása E – súrlódó részek súrlódási zaja F – zaj, rezgés nem forgó, időszakosan mozgó alkatrészek (szíj).

A hagyományos rezgés- és zajérzékelők bemutatása

A piezoelektromos kristályon megjelenő feszültséget fel kell erősíteni, és a zavaró hatások elkerülése érdekében célszerű magában az érzékelő készülékben létrehozni. Gyártósorokon, munkadarabokon végzendő mérések esetén a rendszer telepítése, azaz az érzékelő rögzítése, a kábelezés megtervezése, majd a mérések után a rendszer szétszerelése komoly odafigyelést, szakértelmet, feltételezéseket, időigényes, ill. költségek, ami a készülékek károsodásához, meghibásodásához is vezethet. Érzékelő szerelési szempontból, ha a mérendő tárgyon megfelelő helyen ferromágneses felület áll rendelkezésre, általában a mágneses rögzítés a kedvező megoldás.

Más szempontból hasznos lehet, ha a szenzor bizonyos távolságra van a mérendő felülettől, a mérés még távolabb is elvégezhető, pl. A kondenzátormikrofonoknál az érzékelő elem egy síkkondenzátor, ennek egyik karja, a mozgó membrán, melynek helyzete a hanghullámnyomás hatására megváltozik, közeledve vagy távolabb az álló armatúra helyzetétől.

A Gábor transzformáció elméleti alapjainak áttekintése

• A kapcsolt idő – frekvencia szerinti analízis
• Az STFT matematikai alapjai
• A Gábor transzformáció
• A diszkrét Gábor transzformáció és expanzió

Az irodalomban és a szoftverekben a magnitúdó abszolút értékét néha spektrogramnak is nevezik. a kapcsolódó eljárások alapjainak kidolgozása Gábor Dénes Nobel-díjas magyar mérnök munkája. A Gábor atomokból felépített spektrogram két dimenzió, itt az idő és a frekvencia (vagy körfrekvencia) függvényében mutatja az eredeti jelre jellemző nagyságrendet. A diszkrét Gábor transzformáció a folytonos Gábor transzformáció mintavételezett jelekre használható változata, egy reverzibilis, lineáris transzformáció idő-frekvencia tartományok között.

A Gábor-transzformáció révén Gábor-együtthatókat, más néven Gábor-együtthatókat kapunk a mintavételezett jelből az időtartományban ( ). Az 5.5 alfejezet számos példát mutat be a belső égésű motorok rezgés- és zajvizsgálatával kapcsolatos diszkrét Gábor transzformációs eredményekre.