[发明专利]一种传动带的模态分析方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及传动带分析技术领域，尤其涉及一种传动带的模态分析方法及装置。

背景技术

带传动机构是机械工程中最普遍应用的传动装置。它被广泛的应用在机车发动机、风机、水泵等方面。相较于链传动、齿轮传动、蜗杆传动等其他传动形式，带传动具有其独特的优势。它作为柔性件传动的一种，具有结构简单、传动平稳、无噪音、能缓冲吸振的特点，可以在远距离内以最少构件传递大功率，且具有成本低廉、无需润滑、易更换维修等优点。但是，传动带也会在传送过程中产生弹性滑动和振动。在传送带运行过程中，很多因素都会使传动带产生振动，如加工误差、装配误差、机械故障及外加随时变化的扭矩等。而传动带的振动将影响带传动装置的工作可靠性和传动效率，增大传动的外廓尺寸，当振幅过大时甚至会造成传动装置的失效或损坏。

模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态都具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样的一个计算或试验分析过程称为模态分析。对传送带进行模态分析可以研究传动带在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，从而进一步预言传动带在此频率范围内，在外部或内部的各种振源作用下的实际振动响应。因此，传动带的模态分析对于传动带的动态结构设计以及运行过程中的故障诊断都有重要意义。

现有的针对传动带模态分析的方法主要为峰值检出法。峰值检出法是使用离散傅里叶变换对结构体的时域响应信号进行信号处理。当结构体的模态分离程度较好时，可以由信号功率谱密度矩阵的峰值直接分离出不同的模态，并得到这些模态所对应的频率。但是，峰值检出法无法测得传动带的各个模态的振型和阻尼比，从而无法获得传动带的完整的模态参数，不利于传动带的模态分析。

发明内容

本发明提供了一种传动带的模态分析方法及装置，解决了峰值检出法无法测得传动带的各个模态的振型和阻尼比，从而无法获得传动带的完整的模态参数，不利于传动带的模态分析的技术问题。

本发明提供的一种传动带的模态分析方法，包括：

获取传动带在振动方向上的加速度；

根据所述加速度构建所述传动带的功率谱密度矩阵；

对所述功率谱密度矩阵进行奇异值分解，获得所述传动带的模态参数。

优选地，所述对所述功率谱密度矩阵进行奇异值分解包括：

在预置频率下对所述功率谱密度矩阵进行奇异值分解，将所述传动带分解为多个单自由度系统，每个单自由度系统对应一个模态。

优选地，所述获得所述传动带的模态参数包括：

根据所述每个单自由度系统中的奇异值作出奇异值频率曲线，并求取所述奇异值频率曲线的峰值；

获取所述峰值对应的频率，并将所述峰值对应的频率作为每个单自由度系统对应的模态的固有频率。

优选地，所述获得所述传动带的模态参数包括：

获取每个模态的第一个奇异值向量，并将所述奇异值向量作为振型。

优选地，所述获得所述传动带的模态参数包括：

将所述每个单自由度系统的功率谱密度函数通过做傅里叶逆运算，转换成时域信号；

计算所述时域信号的自相关函数的对数衰减系数，获得每个模态的阻尼比。

本发明提供的一种传动带的模态分析装置，包括：

获取模块，用于获取传动带在振动方向上的加速度；

构建模块，用于根据所述加速度构建所述传动带的功率谱密度矩阵；

分解模块，用于对所述功率谱密度矩阵进行奇异值分解，获得所述传动带的模态参数。

优选地，所述分解模块包括：

分解子模块，用于在预置频率下对所述功率谱密度矩阵进行奇异值分解，将所述传动带分解为多个单自由度系统，每个单自由度系统对应一个模态。

优选地，所述分解模块包括：

频率获取子模块，用于根据所述每个单自由度系统中的奇异值作出奇异值频率曲线，并求取所述奇异值频率曲线的峰值，获取所述峰值对应的频率，并将所述峰值对应的频率作为每个单自由度系统对应的模态的固有频率。

优选地，所述分解模块包括：

振型获取子模块，用于获取每个模态的第一个奇异值向量，并将所述奇异值向量作为振型。

优选地，所述分解模块包括：

转换子模块，用于将所述每个单自由度系统的功率谱密度函数通过做傅里叶逆运算，转换成时域信号；