تشخیص شرائط محیطی نامناسب مؤثر بر عملکرد تسمه زمانبندی موتور بر اساس تحلیل ارتعاشات

نویسندگان

چکیده

تسمه زمانبندی یکی از قطعات بسیار حساس خودروهای امروزی است. دمای گرم و بیش‌باری دوحالت کاری رایج در موتور هستند که باعث خستگی، فرسایش و خرابی ناگهانی تسمه زمانبندی و در نتیجه آسیب رسیدن به موتور می‌گردد. در این مقاله روشی هوشمند برای تشخیص دو حالت بیش‌باری و دمای گرم در محیط کاری تسمه زمانبندی با استفاده از علامت‌های ارتعاشی آن معرفی شده است. روش ارائه شده در این پژوهش بر اساس تلفیقی از تحلیل‌های تجربی، داده‏کاوی از علامت‌های حوزه زمان و شبکه عصبی مصنوعی طراحی شده است. بدین منظور ابتدا علامت‏های ارتعاشی تسمه در سه حالت شرائط عادی، بیش‌باری موتور و محیط گرم؛ با ارتعاش‌سنج نوری اندازه‌گیری شد. سپس در مرحله داده‏کاوی پنج ویژگی آماری میانگین، انحراف از معیار، ریشه میانگین مربعات، گشتاور چهارم و شاخص ضربه از علامت‌های ارتعاشی استخراج شدند. از ویژگی‌های استخراج شده به عنوان ورودی شبکه عصبی به منظور تشخیص و طبقه‏بندی حالات مذکور استفاده شد. در نهایت شبکه عصبی با دقت میانگین 76% توانست عیوب مذکور تسمه زمانبندی موتور را تشخیص بدهد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که با استفاده از روش‌های هوشمند می‌توان به عیب‌یابی تسمه‌ها پرداخت و از این گذر موتور را از آسیب‌های جدی ناشی از خرابی آنها حفظ نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Diagnosis and classification of effective abnormal environmental conditions on timing belt performance based on vibration signals

نویسندگان [English]

  • M. Khazaee
  • A. Banakar
  • B. Ghobadian
  • S.M. Mirsalim
  • S.M. Jafari
  • S. Javan
چکیده [English]

The Timing belt is one of important parts of modern cars. "Heat extreme" and "overloading" are two common faults of these belts, which cause fatigue, erosion, sudden failures, and consequently damages to the engine. The present article introduces an intelligent method to diagnose these two major faults of belts, using vibration signals. The method presented in this research was designed based on a combination of experimental analyses, data mining of time domain signals and the artificial neural network (ANN) classifier. To do so, firstly, vibration signals of the belt were measured by a laser sensor in three conditions: (1) normal condition, (2) belt overloading and (3) heat extreme. In the data mining stage, five statistical features including mean, standard deviation, root mean square (RMS), kurtosis and impulse factors were extracted from vibration signals. Extracted features were used as ANN inputs to the fault diagnosis and the classification of different defects of the belt. Finally, the ANN, with the average accuracy of 76%, could diagnose and classify relevant faults in the timing belt of an engine. Results showed that intelligent methods could be used to diagnose faults of belts and therefore, to protect engines from serious damages, caused by their failures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Condition monitoring
  • Engine timing belt
  • Vibration Analysis
  • Artificial neural network
  • Data Mining