CN116878873B - 基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及故障检测技术领域，提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统，方法包括：获取第一发动机的连杆结构，并采集第一、二连接端的振动信号；通过对振动信号进行分析，获取往复惯性力和平衡重离心力；以往复惯性力和平衡重离心力作为变量，对施加在连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；分析第二连接端的振动信号获取曲轴反作用力，输出第二振动载荷，生成第一载荷指数；当第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息，解决无法确保发动机连杆的可靠性和安全性技术问题，实现通过对振动信号的采集和分析，实现对连杆的运行状态进行实时监测和故障检测，确保发动机连杆的可靠性和安全性技术效果。

Description

基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统

技术领域

本发明涉及故障检测相关技术领域，具体涉及基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统。

背景技术

发动机连杆由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，用于连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，发动机在运行过程中，发动机连杆需要承受频率极高的拉压交变应力，使曲轴始终处于平衡状态。

但，由于杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷，在实际应用中，为了确保发动机连杆的可靠性和安全性，需要对其进行定期的检查和维护，比如摇臂比较法判断是否存在变形或松动、声波检测判断连杆是否存在裂纹，但因不同的发动机类型、工作条件和故障模式而有所差异，常规检测手段无法确保发动机连杆的可靠性和安全性。

综上所述，现有技术中存在无法确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术问题。

发明内容

本申请通过提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统，旨在解决现有技术中的无法确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统。

本申请公开的第一个方面，提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法，其中，所述方法包括：获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息。

本申请公开的另一个方面，提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测系统，其中，所述系统包括：振动信号采集模块，用于获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；振动信号分析模块，用于通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；第一振动载荷输出模块，用于以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；曲轴反作用力获取模块，用于通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；第二振动载荷输出模块，用于以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；第一载荷指数生成模块，用于根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；第一故障提醒信息生成模块，用于当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了获取第一发动机的连杆结构，并采集第一、二连接端的振动信号；通过对振动信号进行分析，获取往复惯性力和平衡重离心力；以往复惯性力和平衡重离心力作为变量，对施加在连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；分析第二连接端的振动信号获取曲轴反作用力，输出第二振动载荷，生成第一载荷指数；当第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息，实现了通过对振动信号的采集和分析，实现对连杆的运行状态进行实时监测和故障检测，确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

图1为本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法可能的流程示意图；

图2为本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法中输出第一振动载荷可能的流程示意图；

图3为本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法中对第一载荷指数进行调整可能的流程示意图；

图4为本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测系统可能的结构示意图。

附图标记说明：振动信号采集模块100，振动信号分析模块200，第一振动载荷输出模块300，曲轴反作用力获取模块400，第二振动载荷输出模块500，第一载荷指数生成模块600，第一故障提醒信息生成模块700。

具体实施方式

本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统，解决了无法确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术问题，实现了通过对振动信号的采集和分析，实现对连杆的运行状态进行实时监测和故障检测，确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术效果。

在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。

实施例1

如图1所示，本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法，其中，所述方法包括：

S10：获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；

S20：通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；

具体而言，发动机的振动是活塞上下往复运动时，其运动惯量产生的不平衡力引起，若发生连杆故障，振动信号的频谱通常会发生变化，因为故障会引起不同的振动模式和频率分量，由此，通过分析振动信号的频谱特征，可以检测到连杆故障并识别其类型和程度；所述第一发动机为可能存在发动机连杆故障所对应的检测主体，所述连杆结构中的构件包括连杆大头、杆身和连杆小头，所述连杆的第一连接端连接活塞，所述连杆的第二连接端连接曲轴，在第一发动机处于工作状态下，采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；

分析振动信号：针对所采集到的振动信号，通过分析第一连接端的振动信号，得到预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，所述往复惯性力用于表征活塞上下往复运动时，运动惯量产生的力；所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力，可以反映出连杆在运动时所受到的各种力的作用情况。

S30：以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；

如图2所示，步骤S30包括步骤：

S31：对所述往复惯性力进行平衡分析，获取第一平衡指数；

S32：以所述第一平衡指数进行平衡差向量识别，获取第一平衡偏离系数，根据所述第一平衡偏离系数进行载荷变换，输出惯性力载荷；

S33：根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷；

S34：以所述惯性力载荷和所述离心力载荷，输出所述第一振动载荷。

具体而言，以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷，包括：由于活塞的往复运动而产生的惯性力对连杆的影响进行分析和计算，以确定连杆是否处于平衡状态，对所述往复惯性力进行平衡分析，平衡分析得到获取第一平衡指数，所述第一平衡指数是指在某一特定转速下，连杆的重心与旋转轴心之间的距离与连杆长度之比；

一般来说，如果第一平衡指数为零，则说明连杆处于完全平衡状态，没有惯性力的影响；如果第一平衡指数不为零，则说明连杆存在不平衡状态，需要采取相应的平衡措施来消除不平衡；

所述平衡差向量是用来表示连杆在运动中的平衡状态的向量，通过识别平衡差向量，可以计算得到与所述第一平衡指数对应的第一平衡偏离系数；由于发动机连杆由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，依据连接关系根据所述第一平衡偏离系数进行载荷变换，输出惯性力载荷，所述惯性力载荷用于表征在发动机的振动是活塞上下往复运动时发动机连杆做所承载的载荷；

平衡重离心力一般是由于连杆不平衡或离心质量引起的力，根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷；通过将惯性力载荷和离心力载荷合并，可以得到表示连杆振动状态的第一振动载荷，所述第一振动载荷指以较高的速度施加到零件上的载荷（当连杆在承受载荷时，可能引起的应力和变形较大发生故障）；通过对连杆振动信号的分析和处理，识别出载荷的特征，进而判断连杆是否存在故障或异常。这有助于及时发现问题并采取措施，确保发动机的正常运行，提高其运行可靠性和安全性。

步骤S33包括步骤：

S331：根据所述x轴分量离心力和所述y轴分量离心力，得到x轴平衡指数和y轴平衡指数；

S332：根据所述x轴平衡指数和y轴平衡指数进行平衡差向量识别，获取x轴平衡差指数和y轴平衡差指数；

S333：以所述x轴平衡差指数和所述y轴平衡差指数进行向量拟合，输出第二平衡偏离系数；

S334：根据所述第二平衡偏离系数进行载荷变换，输出离心力载荷。

具体而言，根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷，包括，x轴平衡指数=x轴离心力/平衡重离心力、y轴平衡指数=y轴离心力/平衡重离心力，基于此，根据所述x轴分量离心力和所述y轴分量离心力，计算得到x轴平衡指数和y轴平衡指数；将平衡差向量在x轴平衡指数的方向上的向量大小作为x轴平衡差指数、在平衡差向量在y轴平衡指数的方向上的向量大小作为y轴平衡差指数（x轴平衡差指数=平衡差向量在x轴上的分量、y轴平衡差指数=平衡差向量在y轴上的分量），计算获取x轴平衡差指数和y轴平衡差指数；

将x轴平衡差指数和y轴平衡差指数作为向量的两个分量，进行向量拟合（即拟合一条直线），得到拟合直线的斜率，拟合直线的斜率即为第二平衡偏离系数；根据第二平衡偏离系数，进行载荷变换，得到离心力在x轴和y轴方向上的分量；根据以下公式计算：离心力载荷=（x轴离心力分量的平方+y轴离心力分量的平方）的平方根，为后续代入运算提供参考。

S40：通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；

S50：以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；

S60：根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；

S70：当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息。

具体而言，当连杆在承受载荷时，可以驱动曲轴，曲轴会给连杆一个反作用力，使得连杆重新回归平衡状态，基于此，由于连杆的第一连接端连接活塞、连杆的第二连接端曲轴，连杆连接活塞和曲轴并将活塞所受作用力传给曲轴，依据连接关系第二连接端的振动信号进行分析，从中获取曲轴反作用力，所述连杆重新回归平衡状态所需要的反作用力（一般的，连杆在承受载荷越大，所需要的反作用力越大）；

利用曲轴反作用力对施加在连杆上的载荷进行识别，并输出第二振动载荷，所述第二振动载荷用于表征连杆重新回归平衡状态所需要的载荷；

本领域相关技术人员对照连杆材料强度等相关指标设置预设载荷指数，比较第一振动载荷和第二振动载荷，生成标识连杆所受载荷的第一载荷指数（代入第一载荷指数的公式计算所得）：若第一载荷指数大于预设的载荷指数阈值，就会生成第一故障提醒信息，所述第一故障提醒信息表示驱动曲轴的方式可能进一步引起的应力和变形较大发生故障；若第一载荷指数不大于预设的载荷指数阈值，表示可通过驱动曲轴，曲轴会给连杆一个反作用力，使得连杆重新回归平衡状态；

通过对振动信号的采集和分析，实时监测和检测连杆的运行状态，当连杆存在故障或异常时，超过设定阈值的载荷信号可以提供及时的故障警示，从而防止故障进一步扩大，对保障发动机的运行可靠性和安全性具有重要意义。

步骤S60包括步骤：

S61：获取所述第一载荷指数的公式为：；

S62：其中，表征第一载荷指数，/>；/>表征在预设周期T中以往复惯性力/>和平衡重离心力/>的第一振动载荷，且/>，n为大于等于0的正整数，t为单位周期；

S63：表征在预设周期T中以曲轴反作用力/>的第二振动载荷。

本申请实施例还包括步骤：

S641：获取所述第一振动载荷的公式为：；

S642：其中，，m为第一连接端的活塞质量；/>为第一发动机在作业条件下连杆带动曲轴的角速度，/>为在预设周期T中前一个相位与下一相位之间的转动角，/>为第一平衡偏离系数，/>为第二平衡偏离系数；

S643：，/>为在平衡重离心力/>在x轴上的分量；/>为在平衡重离心力/>在y轴上的分量。

具体而言，获取所述第一载荷指数的公式为：，其中，/>表征第一载荷指数，/>；/>表征在预设周期T中以往复惯性力/>和平衡重离心力/>的第一振动载荷，且/>，n为大于等于0的正整数，t为单位周期，/>表征在预设周期T中以曲轴反作用力/>的第二振动载荷；

进一步的，获取所述第一振动载荷的公式为：，其中，/>，m为第一连接端的活塞质量；/>为第一发动机在作业条件下连杆带动曲轴的角速度，/>为在预设周期T中前一个相位与下一相位之间的转动角，/>为第一平衡偏离系数，/>为第二平衡偏离系数；，/>为在平衡重离心力/>在x轴上的分量；/>为在平衡重离心力/>在y轴上的分量，其中，/>，，其中，/>为在预设周期T中在平衡重离心力/>与x轴之间的夹角，详细描述第一载荷指数的公式、第一振动载荷的公式为进行运算提供支持。

如图3所示，本申请实施例还包括步骤：

S81：通过所述第一振动信号和所述第二振动信号，构建第一振动拟合曲线；

S82：对所述第一振动拟合曲线进行分析，获取多个异常变化节点；

S83：以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，获取第一共振节点，以所述第一共振节点，获取第一载荷调整信息；

S84：根据所述第一载荷调整信息对所述第一载荷指数进行调整。

具体而言，通过使用第一振动信号和第二振动信号，可以进行振动数据分析：使用合适的数学模型或曲线拟合方法，例如最小二乘法，对振动信号进行拟合，得到第一振动拟合曲线；所述异常变化节点可能表示振动信号的特殊特征或异常事件，比如可以是振动曲线的局部峰值或谷值，也可以是曲线上出现异常突变的点（可能是由于系统性能或结构发生了突变导致）；

若第一振动拟合曲线上出现周期性变化，可能是由于系统中存在某种周期性的激励或者共振现象导致的，基于此，振动频率也会不断发生改变，当两个振动频率重合一致时，则会产生共振、振幅增加、载荷增加，以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，可以确定第一共振节点，第一共振节点即系统在响应中具有最大振幅的频率节点，以所述第一共振节点，获取第一载荷调整信息，所述第一载荷调整信息可以是调整载荷大小、调整结构刚度、调整系统频率、更改系统参数，根据获得的第一载荷调整信息，可以对第一载荷指数进行相应的调整，具体的调整方法将取决于可能包括改变载荷的大小、方向或施加时间等；

调整载荷大小用于表征通过调整系统的载荷大小来减小或避免共振现象的发生，可以包括建议的载荷调整数值或范围；调整结构刚度用于表征通过增加或减小结构的刚度来影响第一共振节点的位置包括对结构刚度的调整建议或方法；调整系统频率用于表征通过调整系统的频率来影响第一共振节点的位置可以包括对系统频率的调整建议或方法；更改系统参数用于表征根据第一共振节点的位置和特征，可以考虑对系统的其他参数进行调整，如阻尼比、质量分布等，可以包括对这些参数的建议调整或优化方法，帮助识别和处理共振问题。

步骤S83包括步骤：

S831：获取所述多个异常变化节点，其中，所述多个异常变化节点为第一振动信号与第二振动信号拟合后时振动频率重叠的节点；

S832：获取所述多个异常变化节点中各个节点对应的转速数据；

S833：当所述转速数据达到预设转速时，获取第一共振节点，并标识所述第一共振节点对应的周期，设置调整所述第一载荷指数的周期段。

具体而言，以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，获取第一共振节点，包括，所述多个异常变化节点为第一振动信号与第二振动信号拟合后时振动频率重叠的节点，所述异常变化节点是通过对第一振动信号和第二振动信号进行拟合所找到的振动频率重叠的节点，获取所述多个异常变化节点，筛选确定与共振问题相关的异常变化节点；针对每个异常变化节点，获取相应的转速数据，转速数据可能是与振动信号相对应的转速测量值，进而获取所述多个异常变化节点中各个节点对应的转速数据；

根据预设的转速阈值，确定转速数据中达到该阈值的点，并将其定义为第一共振节点，所述第一共振节点表示系统在特定转速下的振动特性发生显著变化；第一共振节点对应的周期可以是振动信号的周期，确定第一共振节点所对应的周期并标记，周期段可以是根据周期长度确定的时间段，将需要调整的第一载荷指数的周期段设置为调整所述第一载荷指数的周期段，调整的第一载荷指数的周期段以优化系统的振动特性和减少共振风险，改善系统的性能和可靠性。

综上所述，本申请实施例所提供的基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统具有如下技术效果：

1．由于采用了获取第一发动机的连杆结构，并采集第一、二连接端的振动信号；通过对振动信号进行分析，获取往复惯性力和平衡重离心力；以往复惯性力和平衡重离心力作为变量，对施加在连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；分析第二连接端的振动信号获取曲轴反作用力，输出第二振动载荷，生成第一载荷指数；当第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息，本申请通过提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测方法和系统，实现了通过对振动信号的采集和分析，实现对连杆的运行状态进行实时监测和故障检测，确保发动机连杆的可靠性和安全性的技术效果。

2．由于采用了获取所述多个异常变化节点；获取所述多个异常变化节点中各个节点对应的转速数据；当所述转速数据达到预设转速时，获取第一共振节点，并标识所述第一共振节点对应的周期，设置调整所述第一载荷指数的周期段，调整的第一载荷指数的周期段以优化系统的振动特性和减少共振风险，改善系统的性能和可靠性。

实施例2

基于与前述实施例中基于振动信号的发动机连杆故障检测方法相同的发明构思，如图4所示，本申请实施例提供了基于振动信号的发动机连杆故障检测系统，其中，所述系统包括：

振动信号采集模块100，用于获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；

振动信号分析模块200，用于通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；

第一振动载荷输出模块300，用于以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；

曲轴反作用力获取模块400，用于通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；

第二振动载荷输出模块500，用于以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；

第一载荷指数生成模块600，用于根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；

第一故障提醒信息生成模块700，用于当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息。

进一步的，所述系统包括：

第一平衡指数获取模块，用于对所述往复惯性力进行平衡分析，获取第一平衡指数；

惯性力载荷输出模块，用于以所述第一平衡指数进行平衡差向量识别，获取第一平衡偏离系数，根据所述第一平衡偏离系数进行载荷变换，输出惯性力载荷；

离心力载荷输出模块，用于根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷；

振动载荷输出模块，用于以所述惯性力载荷和所述离心力载荷，输出所述第一振动载荷。

进一步的，所述系统包括：

平衡指数得到模块，用于根据所述x轴分量离心力和所述y轴分量离心力，得到x轴平衡指数和y轴平衡指数；

平衡差指数获取模块，用于根据所述x轴平衡指数和y轴平衡指数进行平衡差向量识别，获取x轴平衡差指数和y轴平衡差指数；

第二平衡偏离系数输出模块，用于以所述x轴平衡差指数和所述y轴平衡差指数进行向量拟合，输出第二平衡偏离系数；

载荷变换模块，用于根据所述第二平衡偏离系数进行载荷变换，输出离心力载荷。

进一步的，所述系统包括：

第一载荷指数的公式获取模块，用于获取所述第一载荷指数的公式为：；

第一指标代入模块，用于其中，表征第一载荷指数，/>；表征在预设周期T中以往复惯性力/>和平衡重离心力/>的第一振动载荷，且/>，n为大于等于0的正整数，t为单位周期；

第二指标代入模块，用于表征在预设周期T中以曲轴反作用力/>的第二振动载荷。

进一步的，所述系统包括：

第一振动载荷的公式获取模块，用于获取所述第一振动载荷的公式为：；

第三指标代入模块，用于其中，，m为第一连接端的活塞质量；/>为第一发动机在作业条件下连杆带动曲轴的角速度，/>为在预设周期T中前一个相位与下一相位之间的转动角，/>为第一平衡偏离系数，/>为第二平衡偏离系数；

第四指标代入模块，用于，/>为在平衡重离心力/>在x轴上的分量；/>为在平衡重离心力/>在y轴上的分量。

进一步的，所述系统包括：

第一振动拟合曲线构建模块，用于通过所述第一振动信号和所述第二振动信号，构建第一振动拟合曲线；

第一振动拟合曲线分析模块，用于对所述第一振动拟合曲线进行分析，获取多个异常变化节点；

第一载荷调整信息获取模块，用于以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，获取第一共振节点，以所述第一共振节点，获取第一载荷调整信息；

第一载荷指数调整模块，用于根据所述第一载荷调整信息对所述第一载荷指数进行调整。

进一步的，所述系统包括：

异常变化节点获取模块，用于获取所述多个异常变化节点，其中，所述多个异常变化节点为第一振动信号与第二振动信号拟合后时振动频率重叠的节点；

转速数据获取模块，用于获取所述多个异常变化节点中各个节点对应的转速数据；

第一共振节点获取模块，用于当所述转速数据达到预设转速时，获取第一共振节点，并标识所述第一共振节点对应的周期，设置调整所述第一载荷指数的周期段。

综上所述的方法的任意步骤都可作为计算机指令或者程序存储在不设限制的计算机存储器中，并可以被不设限制的计算机处理器调用识别用以实现本申请实施例中的任一项方法，在此不做多余限制。

进一步的，综上所述的第一或第二可能不止代表次序关系，也可能代表某项特指概念。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.基于振动信号的发动机连杆故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；

通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；

以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；

通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；

以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；

根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；

当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息；

其中，所述方法还包括：

对所述往复惯性力进行平衡分析，获取第一平衡指数；

以所述第一平衡指数进行平衡差向量识别，获取第一平衡偏离系数，根据所述第一平衡偏离系数进行载荷变换，输出惯性力载荷；

根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷；

以所述惯性力载荷和所述离心力载荷，输出所述第一振动载荷。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷，包括：

根据所述x轴分量离心力和所述y轴分量离心力，得到x轴平衡指数和y轴平衡指数；

根据所述x轴平衡指数和y轴平衡指数进行平衡差向量识别，获取x轴平衡差指数和y轴平衡差指数；

以所述x轴平衡差指数和所述y轴平衡差指数进行向量拟合，输出第二平衡偏离系数；

根据所述第二平衡偏离系数进行载荷变换，输出离心力载荷。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述第一载荷指数的公式为：

其中，γ表征第一载荷指数，0≤γ≤1；表征在预设周期T中以往复惯性力a_i和平衡重离心力b_i的第一振动载荷，且T＝nt，n为大于等于0的正整数，t为单位周期；

表征在预设周期T中以曲轴反作用力c_i的第二振动载荷。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述第一振动载荷的公式为：

F₁(a_i,b_i)＝θ₁F₁(a_i)+θ₂F₁(b_xi,b_yi)；

其中，F₁(a_i)＝-mω²rcos(α)，m为第一连接端的活塞质量；ω为第一发动机在作业条件下连杆带动曲轴的角速度，α为在预设周期T中前一个相位与下一相位之间的转动角，θ₁为第一平衡偏离系数，θ₂为第二平衡偏离系数；

F₁(b_xi,b_yi)＝F₁(b_xi)+F₁(b_yi)，F₁(b_xi)为在平衡重离心力b_i在x轴上的分量；F₁(b_xi)为在平衡重离心力b_i在y轴上的分量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过第一振动信号和第二振动信号，构建第一振动拟合曲线；

对所述第一振动拟合曲线进行分析，获取多个异常变化节点；

以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，获取第一共振节点，以所述第一共振节点，获取第一载荷调整信息；

根据所述第一载荷调整信息对所述第一载荷指数进行调整。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以所述多个异常变化节点的加速度特征进行共振识别，方法还包括：

获取所述多个异常变化节点，其中，所述多个异常变化节点为第一振动信号与第二振动信号拟合后时振动频率重叠的节点；

获取所述多个异常变化节点中各个节点对应的转速数据；

当所述转速数据达到预设转速时，获取第一共振节点，并标识所述第一共振节点对应的周期，设置调整所述第一载荷指数的周期段。

7.基于振动信号的发动机连杆故障检测系统，其特征在于，用于实施权利要求1-6任意一项所述的基于振动信号的发动机连杆故障检测方法，包括：

振动信号采集模块，用于获取第一发动机的连杆结构，并采集所述连杆的第一连接端的振动信号和第二连接端的振动信号；

振动信号分析模块，用于通过对所述第一连接端的振动信号进行分析，获取预设周期下的往复惯性力和平衡重离心力，其中，所述平衡重离心力包括x轴分量离心力和y轴分量离心力；

第一振动载荷输出模块，用于以所述往复惯性力和所述平衡重离心力作为变量，对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第一振动载荷；

曲轴反作用力获取模块，用于通过对所述第二连接端的振动信号进行分析，获取曲轴反作用力；

第二振动载荷输出模块，用于以所述曲轴反作用力对施加在所述连杆的载荷进行识别，输出第二振动载荷；

第一载荷指数生成模块，用于根据所述第一振动载荷与所述第二振动载荷，生成标识所述连杆所受载荷的第一载荷指数；

第一故障提醒信息生成模块，用于当所述第一载荷指数大于预设载荷指数，生成第一故障提醒信息；

第一平衡指数获取模块，用于对所述往复惯性力进行平衡分析，获取第一平衡指数；

惯性力载荷输出模块，用于以所述第一平衡指数进行平衡差向量识别，获取第一平衡偏离系数，根据所述第一平衡偏离系数进行载荷变换，输出惯性力载荷；

离心力载荷输出模块，用于根据所述平衡重离心力，输出离心力载荷；

振动载荷输出模块，用于以所述惯性力载荷和所述离心力载荷，输出所述第一振动载荷。