gearMeshFaultBands
構文
説明
例
ピニオンとギアの噛み合いの周波数帯域
この例では、入力シャフトの 8 歯のピニオンが出力シャフトの 42 歯の平ギアと噛み合う簡単なギア セットについて考えます。入力シャフトは 20 rpm で回転するものと仮定します。ギア セットの物理的特性を使用してギアの噛み合いの周波数帯域を構成します。
Ni = 8; No = 42; FR = 20; [FB,info] = gearMeshFaultBands(FR,Ni,No)
FB = 5×2
19.0000 21.0000
2.8095 4.8095
79.0000 81.0000
159.0000 161.0000
159.0000 161.0000
info = struct with fields:
Centers: [20 3.8095 80 160 160]
FaultGroups: [1 2 3 4 5]
Labels: {'1Fi' '1Fo' '1Fa' '1Fm' '1Fm'}
FB
は一次周波数 1Fi
、1Fo
、1Fa
、および 1Fm
をそれぞれ含む 5 行 2 列の配列になります。構造体 info には、FB
の各周波数範囲の中心周波数とラベルが格納されます。
ギア列の周波数帯域とスペクトル メトリクス
この例では、入力シャフトの 8 歯のピニオンが出力シャフトの 42 歯の平ギアと噛み合う簡単なギア セットについて考えます。入力シャフトは 20 Hz で駆動されるものと仮定します。データセット motorSignal.mat
には、1500 Hz でサンプリングされたギアの噛み合いの振動データが格納されています。
まず、ギア セットの物理的特性を使用してギアの噛み合いの周波数帯域を構成します。最初の 3 つの側波帯を含めて周波数帯域を構成します。
Ni = 8;
No = 42;
FR = 20;
FB = gearMeshFaultBands(FR,Ni,No,'Sidebands',1:3)
FB = 15×2
19.0000 21.0000
2.8095 4.8095
79.0000 81.0000
99.0000 101.0000
119.0000 121.0000
139.0000 141.0000
179.0000 181.0000
199.0000 201.0000
219.0000 221.0000
147.5714 149.5714
⋮
FB
は一次周波数とそれらの側波帯を含む 15 行 2 列の配列になります。
振動データを読み込み、pspectrum
を使用して PSD と周波数グリッドを計算します。周波数分解能には 0.5 を使用します。
load('motorSignal.mat','C'); fs = 1500; [psd,freqGrid] = pspectrum(C,fs,'FrequencyResolution',0.5);
次に、周波数帯域と PSD データを使用してスペクトル メトリクスを計算します。
spectralMetrics = faultBandMetrics(psd,freqGrid,FB)
spectralMetrics=1×46 table
PeakAmplitude1 PeakFrequency1 BandPower1 PeakAmplitude2 PeakFrequency2 BandPower2 PeakAmplitude3 PeakFrequency3 BandPower3 PeakAmplitude4 PeakFrequency4 BandPower4 PeakAmplitude5 PeakFrequency5 BandPower5 PeakAmplitude6 PeakFrequency6 BandPower6 PeakAmplitude7 PeakFrequency7 BandPower7 PeakAmplitude8 PeakFrequency8 BandPower8 PeakAmplitude9 PeakFrequency9 BandPower9 PeakAmplitude10 PeakFrequency10 BandPower10 PeakAmplitude11 PeakFrequency11 BandPower11 PeakAmplitude12 PeakFrequency12 BandPower12 PeakAmplitude13 PeakFrequency13 BandPower13 PeakAmplitude14 PeakFrequency14 BandPower14 PeakAmplitude15 PeakFrequency15 BandPower15 TotalBandPower
______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ ______________ ______________ __________ _______________ _______________ ___________ _______________ _______________ ___________ _______________ _______________ ___________ _______________ _______________ ___________ _______________ _______________ ___________ _______________ _______________ ___________ ______________
0.0054125 19 0.0051216 0.55167 4.25 0.41848 0.0022699 81 0.0029792 0.0012756 99.438 0.0019134 0.0023457 119.25 0.0032812 0.0030216 139.75 0.0036398 0.0015424 180.06 0.0021249 0.0023163 200.81 0.0029269 0.013511 221 0.012079 0.0037697 148.06 0.003914 0.0020528 151.56 0.0025637 0.0021721 156.5 0.0022927 0.0020822 162.81 0.0015729 0.0015305 168.25 0.001575 0.0010234 170.44 0.0013135 0.46577
spectralMetrics
は、FB
の各周波数範囲の計算されたピーク振幅、ピーク周波数、および帯域パワーを含む 1 行 46 列の table になります。spectralMetrics
の最後の列は、FB
の 15 個のすべての周波数全体で計算された合計帯域パワーです。
ピニオンとギアのセットの周波数帯域の可視化
この例では、入力シャフトの回転数が 1800 rpm である簡単なピニオンとギアのセットについて考えます。入力シャフトのピニオンの歯数を 6、出力シャフトのギアの歯数を 8 として、ギアの噛み合いの周波数帯域を可視化します。
FR = 1800; Ni = 6; No = 8; gearMeshFaultBands(FR,Ni,No)
プロットから、次のことがわかります。
出力シャフトの欠陥周波数
1Fo
は 1350 Hz入力シャフトの欠陥周波数
1Fi
は 1800 Hzアセンブリ位相の欠陥周波数
1Fa
は 5400 Hzギアの噛み合いの欠陥周波数
1Fm
は 10800 Hz
入力引数
FR
— 入力ギアの回転速度
正のスカラー
入力ギアの回転速度。正のスカラーとして指定します。FR
は、gearMeshFaultBands
で周辺の故障周波数帯域を生成する基本周波数です。FR
はヘルツまたは 1 分あたりの回転数で指定します。
Ni
— 入力ギアの歯数
正の整数
入力ギアの歯数。正の整数として指定します。
No
— 出力ギアの歯数
正の整数
出力ギアの歯数。正の整数として指定します。
名前と値の引数
オプションの引数のペアを Name1=Value1,...,NameN=ValueN
として指定します。Name
は引数名で、Value
は対応する値です。名前と値の引数は他の引数の後に指定しなければなりませんが、ペア自体は順不同で構いません。
R2021a 以前は、名前と値をそれぞれコンマで区切り、 Name
を引用符で囲みます。
例: ...,'Harmonics',[1,3,5]
Harmonics
— 含められる基本周波数の高調波
1
(既定値) | 正の整数のベクトル
含められる基本周波数の高調波。'Harmonics
' と正の整数のベクトルで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。既定値は 1 です。'Harmonics
' は、基本周波数の高調波をさらに含めて周波数帯域を構成する場合に指定します。
Sidebands
— 含められる基本周波数とその高調波の周辺の側波帯
0
(既定値) | 非負の整数のベクトル
含められる基本周波数とその高調波の周辺の側波帯。'Sidebands
' と非負の整数のベクトルで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。既定値は 0 です。'Sidebands
' は、基本周波数とその高調波の周辺の側波帯を含めて周波数帯域を構成する場合に指定します。
Width
— 定格故障周波数を中心とする周波数帯域幅
基本周波数の 10
% (既定値) | 正のスカラー
定格故障周波数を中心とする周波数帯域幅。'Width
' と正のスカラーで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。既定値は基本周波数の 10% です。故障帯域がオーバーラップしないように、'Width
' で大きな値を指定することは避けてください。
Folding
— 負の定格故障周波数を周波数原点で折り返す必要があるかどうかを指定する logical 値
false
(既定値) | true
負の定格故障周波数を周波数原点で折り返す必要があるかどうかを指定する logical 値。'Folding
' と true
または false
のいずれかで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。'Folding
' を true
に設定すると、faultBands
は負の定格故障周波数の絶対値を取得して周波数原点で折り返し、折り返された故障帯域が常に正の周波数範囲に収まるようにします。折り返された故障帯域は として計算されます。ここで、W
は名前と値のペア 'Width
'、F
はいずれかの定格故障周波数です。
出力引数
FB
— 故障周波数帯域
Nx2
の配列
故障周波数帯域。Nx2
の配列として返されます。ここで、N
は故障周波数の数です。FB
は FR
と同じ単位で返されます。ヘルツまたは次数のいずれかになります。生成された故障周波数帯域から、faultBandMetrics
を使用してスペクトル メトリクスを抽出します。生成された故障帯域 の中心は、次の欠陥特性周波数とその高調波および側波帯になります。
入力シャフトの欠陥周波数
Fi
出力シャフトの欠陥周波数
Fo
ギアの噛み合いの欠陥周波数
Fm
アセンブリ位相パスの欠陥周波数
Fa
側波帯を指定すると、gearMeshFaultBands
は入力シャフトと出力シャフトの欠陥周波数に対する側波帯を次のように計算します。
入力ギアの欠陥の故障周波数帯域とその高調波および
Fi
の最初の側波帯出力ギアの欠陥の故障周波数帯域とその高調波および
Fo
の最初の側波帯
gearMeshFaultBands
は負の故障周波数帯域については自動的に切り捨てて、警告メッセージを生成します。
値 W
は周波数帯域の幅です。名前と値のペア 'Width
' を使用して指定できます。
info
— 故障周波数帯域に関する情報
構造体
FB
の故障周波数帯域に関する情報。次のフィールドをもつ構造体として返されます。
Centers
— 中心の故障周波数Labels
— それぞれの周波数を示すラベルFaultGroups
— 周波数の数と等しい故障グループ番号
アルゴリズム
gearMeshFaultBands
は、それぞれの故障特性周波数を次のように計算します。
入力シャフトの欠陥周波数
出力シャフトの欠陥周波数
ギアの噛み合いの欠陥周波数
アセンブリ位相パスの欠陥周波数
参照
[1] Lang, George Fox. “S&V geometry 101.” Sound and Vibration 33 (1999): 16-26.
バージョン履歴
R2019b で導入
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