偏心电动机升降速测试探究

1.测试装置

对一偏心电动机在升降速阶段引起的悬臂梁结构的振动进行了实际测试试验。试验装置如图18-3所示，电动机为一直流电动机，安装在一简支梁振动台上，其升降速过程可用调压器控制。

图18-3 QLV—XZ2虚拟式旋转机械特征分析仪测试偏心电动机升降速振动的测试装置

试验中升速过程是在接通电源后慢慢将驱动电压由0V调到100V，降速测试时也是将控制电压由100V慢慢调回0V，因此，基本上是测量电动机的空载升速和停机降速过程。

2.测试分析

（1）频谱分析 频谱分析试验主要用于和阶比谱分析作对比。需要说明的是，一般分析信号都采用一段数据，但是由于升降速信号属于非平稳信号，其频谱存在严重的频率模糊现象。因此，这里对整个观察时间范围内的数据进行频谱分析，目的是看分析范围内的频率概况。至于某一时刻附近的频谱，可以观察时频谱在该时刻的剖面。图18-4是该偏心电动机升降速振动信号的时域波形和频谱。

图18-4 电动机升降速振动信号的时域波形和频谱

（2）阶比谱分析 以三次样条曲线拟合计算等角度采样的阶比重采样时刻，用阶比重采样法对原始采样数据进行插值重采样，得到等角度采样的角域信号，图18-5是该信号的角域波形和阶比谱。

图18-5 信号的角域波形和阶比谱

（3）转速曲线 图18-6为转速曲线（数字微分的阶次为M=5，脉冲平均次数为5，数字平均次数为1）。

（4）时频谱 图18-7是该振动信号的STFT时频谱，从时频谱图上，可以清楚地看到某一瞬时所对应的频率成分及其分布情况。

图18-6 采用五次脉冲平均和一次数字平均计算的转速曲线(www.xing528.com)

图18-7 振动信号的STFT时频谱

图18-8 信号的转速频率谱阵

（5）转频谱 采用的VWMFT算法，计算出如图18-8所示的转速频率谱阵。从图上可以清楚地看到某一转速所对应的频率成分及其分布情况。图中的斜线表示等阶比线，其阶比大小为图左上角的频率标签后面括号内的值，这里为1.0，表示这条斜线对应的阶比为第1.0阶。

分析结果表明：运用VWMFT算法计算出的转频谱是一条条的斜线和表示共振频率分量的一条条直线。

（6）转阶谱对比试验 利用丹麦B&K公司PULSE 3560C系统对该偏心电动机进行测试，并对计算结果进行了实测对比。

B&K公司的PULSE 3560C系统测试该偏心电动机的试验装置如图18-9所示，转速脉冲用该公司的MM0024型光电探头获得，并利用该转速脉冲通过倍频触发进行角域采样，振动信号用该公司的4507B4压电式加速度传感器获得。

图18-9 B&K公司的PULSE 3560C系统测试偏心电动机升降速振动的试验装置

图18-10是这两个系统测试的转速阶比谱阵对比。采用自行研发的虚拟式旋转机械特征分析仪计算的转阶谱如图18-10a所示，B&K公司的PULSE 3560C系统计算的转阶谱如图18-10b所示。

图18-10 电动机升降速振动信号的转速阶比谱阵对比

转速分析范围为600～4000r/min，阶比分析范围为20阶。图中十字叉线所在位置的转速分别为1085.71r/min和1082r/min，阶比分别为11.02和11.00，等频率线分别为199.33Hz和198.3Hz，由于等频率线和图中的双曲线重合，因此该等频率线所对应的频率值即为其中的一个共振频率。

从对比结果来看，图18-10所示的转阶谱的阶比分量和共振频率随转速的变化规律十分吻合。