皮带传动设备的手机振动—电流联合对中审计

1 · 创新命题

中 面向小型洗衣房、农场与学校机房的皮带传动电机维护者，用固定夹具中的手机加速度计和夹装电流 记录，在停机护罩检查后筛查皮带松弛/轮偏造成的振动与输入功率增加，输出“先对中、先张紧或请技师”的 维护卡，相对 Fluke 3563、SKF QuickCollect 等专业状态监测降低初筛门槛而不替代安全检修。 EN A fixed-fixture phone-vibration and current audit for small belt-driven equipment that screens misalignment and poor tension, routing each machine to alignment, tensioning or a technician without pretending to replace professional condition monitoring.

2 · 背景与空白

皮带轮不对中、张力不当会增加振动、磨损和能耗。SKF/Fluke 有成熟振动监测与激光对中工具，ISO 20816 给出机器振动评价框架；手机传感器研究也已证明可测低频振动，但安装方向、采样率和不同手机差异很大。 小场所常等皮带尖叫或断裂才维护。空白在：面向一个可控皮带台架，把手机固定协议、具名故障量、 振动谱与真实输入功率闭合，再验证它能否只做低成本初筛。 不是声称手机达到工业仪器精度，而是回答 哪些明显状态值得叫技师、哪些不能判断。 外部验证若只有一台设备，只能证明协议可迁移，不能给所有洗衣机、风机或农机设统一阈值；每台首次健康基线仍是必需步骤。 负面迁移结果也应保留。

3 · 可检验假设

H1 在三档角度偏差、三档张力与两档负载的盲测中，手机固定夹具 + 电流特征识别“需维护”状态的 PR-AUC ≥ 0.85、召回 ≥ 0.90，并对输入功率增加 ≥ 5% 的状态召回 ≥ 0.90。H2（机制）1×/2× 转频与电流上升的组合比单一总 RMS 更能区分轮偏和负载变化；模型须能白板解释。

4 · 量化验收标准

1. 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建振动/功率链复现 ≥ 6 个已知转速不平衡或 SKF/Fluke 公开 教学算例，主频偏差 ≤ 2%、RMS 偏差 ≤ 10%、功率偏差 ≤ 3%。此条不过，后续全部结论无效。
2. ≥ 54 个独立台架工况，每工况 ≥ 3 次；偏角、张力和负载用量具记录，测试顺序随机。
3. 不平衡分类报 PR-AUC、召回、精确率，明确不报 accuracy；按拆装批次划分并报告随机划分高估。
4. 数值信号处理做采样率/窗长收敛扫描；窗长加倍后主频和 RMS 变化 < 5%。
5. 净能耗用同输出负载配平，不能把降低负载造成的少耗电当对中收益。
6. **最容易犯的致命错误：**手机每次随手放置；方向和耦合变化会大于故障信号，必须用同一机械夹具。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
振动	同一手机 + phyphox 原始数据；外置 ADXL355 可作交叉对照，不能默认手机采样率固定
功率/转速	校准功率分析仪、光电转速计；电流钳单独不能给真实功率因数
台架	带全封闭护罩的小电机、皮带轮、可调底座、制动/发电负载；由成年人验收
几何/张力	直尺/激光对中参考、皮带张力计；激光工具只作对照
对照基准	ISO 20816、SKF/Fluke 教学与产品资料——仅用于校验与对比

能力边界：手机不能覆盖高频轴承故障或危险旋转设备在线诊断；所有传感器在停机时安装，运行时护罩闭合。 专业工具性能与价格按具体型号核实，不把手机初筛写成精密对中。

6 · 赛季执行路径

1. 第 1–2 周：台架护罩/急停审查，完成转速、RMS、功率硬门槛。
2. 第 3 周：制作唯一手机夹具，测采样率与窗长收敛。
3. 第 4–6 周：随机三偏角 × 三张力 × 两负载，记录几何真值。
4. 第 7 周：按拆装批次验证，比较 RMS、频谱与联合特征。
5. 第 8 周：同输出负载配平，计算功率差和不确定度。
6. 第 9–10 周：换一台安全设备做外部盲筛，由技师给对中参考。
7. 第 11–12 周：维护分流卡、BOM、数据集与简述。

7 · 新颖性边界

不声称发明振动诊断、替代 SKF/Fluke 或符合 ISO 机器保护。已有工作：Fluke 3563、SKF QuickCollect/激光对中工具已商业化；ISO 20816 已规定振动评价；phyphox 和手机振动论文已存在。 本项目贡献是固定手机夹具、按拆装批次防泄漏的联合振动—功率初筛，以及与真实偏角/张力和净输入 功率的公开闭合数据。护城河类型：存量改造（C）+ 价格坍塌（A）；特定设备基线库是资产，硬件弱壁垒。

8 · go/no-go

第 2 周末：手机主频偏差 > 5% 或采样丢失 > 5%，具名降级为 ADXL BeltAudit 外置加速度计版， 主结论不变。第 6 周末：需维护分类 PR-AUC < 0.70，则删除故障类型分类，只做“正常基线偏离”报警。 第 9 周末：外部设备与台架阈值误差 > 20%，不声称跨设备迁移，降级为每台设备首次健康基线后自对照。