مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی رفتار ارتعاشی تسمه زمانبندی در طول آزمون دوام به کمک شبکه عصبی مصنوعی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه امیرکبیر
3 ایپکو
چکیده
در این پژوهش برای نخستین بار به معرفی روشی هوشمند جهت تخمین عمر مفید باقیمانده تسمه زمانبندی یک موتور درونسوز بر اساس سیگنال‌های ارتعاشی آن پرداخته شده است. بدین منظور آزمون دوام شتاب‌دار تسمه زمانبندی بر اساس دما و پیش کشش بیشتر معرفی و انجام شد. سپس آزمون دوام آغاز و سیگنال‌های ارتعاشی تسمه زمانبندی از حالت سالم تا خرابی توسط یک حسگر لیزری فاصله‌سنج ارتعاشی ثبت شد. سه تابع ویژگی به نام‌های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس از سیگنال‌های ارتعاشی در حالات سالم و خرابی استخراج گردید و بدین ترتیب حد آستانه بروز عیب در تسمه زمانبندی نیز تعریف شد. از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) جهت پایش و تخمین رفتار ارتعاشی سیگنال‌های ارتعاشی تسمه زمانبندی استفاده شد. در نهایت شبکه عصبی مصنوعی بر پایه ویژگی‌های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال‌های ارتعاشی به ترتیب توانست با دقت میانگین 98%، 98% و 97% به تخمین عمر مفید باقیمانده تسمه زمانبندی موتور درونسوز بپردازد. ضریب همبستگی (R2) تخمین سری-های زمانی ارتعاشی تسمه زمانبندی توسط شبکه عصبی و بر پایه ویژگی‌های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال‌های ارتعاشی نیز به ترتیب 0.87، 0.91 و 0.87 به دست آمد. همچنین میزان موثر سیگنال خطای (RMSE) شبکه عصبی بر پایه ویژگی‌های انرژی، انحراف از معیار و کورتوسیس سیگنال‌های ارتعاشی به ترتیب 3.6%، 5.4% و 5.6 % درصد به دست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analyzing of Timing Belt Vibrational Behavior During a Durability Test Using Artificial Neural Network (ANN)

نویسندگان English

Meghdad khazaee 1
Ahmad Banakar 1
Barat Ghobadian 1
Mostafa Mirsalim 2
Saeid Minaei 1
Seyed Mohammad Jafari 3
Peyman Sharghi 3
چکیده English

In this research, an intelligent method is introduced for remaining useful life prediction of an internal combustion engine timing belt based on its vibrational signals. For this goal, an accelerated durability test for timing belt was designed and performed based on high temperature and high pre tension. Then, the durability test was began and vibration signals of timing belt were captures using a vibrational displacement meter laser device. Three feature functions, namely, Energy, Standard deviation and kurtosis were extracted from vibration signals of timing belt in healthy and faulty conditions and timing belt failure threshold was determined. The Artificial Neural Network (ANN) was used for prediction and monitoring vibrational behavior of timing belt. Finally, the ANN method based on Energy, Standard deviation and kurtosis features of vibration signals was predicted timing belt remaining useful life with accuracy of 98%, 98% and 97%, respectively. The correlation factor (R2) of vibration time series prediction by ANN and based on Energy, Standard deviation and kurtosis features of vibration signals were determined as 0.87, 0.91 and 87, respectively. Also, Root Mean Square Error (RMSE) of ANN based on Energy, Standard deviation and kurtosis features of vibration signals were calculated as 3.6%, 5.4% and 5.6%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Timing belt
Remaining Useful Life (RUL)
Accelerated durability test
Vibration signal
Artificial Neural Networks (ANN)