基于LabVIEW和EEMD的轴承故障诊断系统研究

发布时间：2017-05-04 05:11

  本文关键词：基于LabVIEW和EEMD的轴承故障诊断系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械作为工业自动化领域中的关键设备,在石油、电力、航空等领域使用十分广泛。在工程应用中,旋转机械的正常运行对于整个生产流程都至关重要,然而机械的设计加工以及运行操作总会造成一些故障的出现,系统中的某一部分出现故障便会影响整个系统的运行。本文设计了基于Lab VIEW和EEMD的轴承故障诊断系统,通过分析轴承振动数据,检测出轴承的故障形式,从而进行维修更换。首先介绍了滚动轴承的失效形式,包括疲劳剥落、磨损、锈蚀、塑性变形等。给出了轴承故障频率的特点,主要分为高频段、中频段、低频段三个不同的频段。通过故障特征频率能够诊断出轴承的具体故障位置。然后,本文研究了轴承诊断的振动信号分析法。信号分析包括时域、频域以及时频域分析。其中,时域分析包括有量纲分析和无量纲分析。频域分析主要介绍了功率谱。时频域分析则重点研究了EEMD分解以及对得到的IMF分量进行包络解调计算,最后得出信号振动的频率图。随后提出了一种基于小波消噪和EEMD的分析方法。首先对信号进行小波消噪处理,其次,对消噪信号进行EEMD分解,提取前几个能量较大的IMF分量对其进行包络解调分析,从而得到信号频率。通过仿真和实例验证了方法的有效性。基于上述的理论研究,本文设计了基于Lab VIEW和EEMD的轴承故障监测系统。系统的硬件设计应用了NI公司的Compact RIO嵌入式系统,软件部分的实现则通过Lab VIEW与Matlab软件的结合。该系统的主要功能分为信号采集、信号的时域分析、故障诊断。通过对仿真信号进行实验,验证了本系统的有效性。其次,通过分析西楚大学实验室数据验证了本系统的有效性,实现了故障轴承诊断系统的应用。
【关键词】：轴承 振动信号 EEMD 故障诊断 Lab VIEW
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.3;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景意义9-10
• 1.2 机械故障诊断技术的发展历程和现状10-11
• 1.3 滚动轴承故障诊断的发展历程和研究现状11-14
• 1.4 论文研究的主要内容及章节安排14-17
• 1.4.1 本论文研究的主要内容14-15
• 1.4.2 论文的章节安排15-17
• 第2章 滚动轴承故障机理及故障信号特征分析17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 滚动轴承结构17-18
• 2.3 滚动轴承的失效形式18-19
• 2.4 滚动轴承固有振动和故障特征频率19-21
• 2.5 滚动轴承振动信号的频段特点21-22
• 2.6 滚动轴承振动信号的测量22-23
• 2.6.1 测量位置和方向的选择22
• 2.6.2 测试参数的设定与测量标准的确定22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第3章 滚动轴承振动信号故障特征提取方法24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 振动信号的时域分析方法24-27
• 3.2.1 有量纲统计指标24-25
• 3.2.2 无量纲统计指标25-26
• 3.2.3 波形分析26
• 3.2.4 相关分析26-27
• 3.3 频域分析27-30
• 3.3.1 傅里叶变换27-29
• 3.3.2 功率谱分析29-30
• 3.4 EMD故障特征提取方法30-34
• 3.4.1 EMD的基本概念30-32
• 3.4.2 EMD分解原理32-33
• 3.4.3 IMF判断33
• 3.4.4 EMD方法具有的特点33-34
• 3.5 EEMD故障特征提取方法34-36
• 3.5.1 EEMD分解原理及步骤34-35
• 3.5.2 EEMD方法中加入白噪声的准则35
• 3.5.3 EEMD方法中总平均次数35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 基于小波去噪和EEMD包络解调分析的滚动轴承故障诊断方法37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 小波分析37-40
• 4.2.1 小波分析的基本概念37-38
• 4.2.2 连续小波变换38-39
• 4.2.3 离散小波变换39-40
• 4.3 小波消噪40-41
• 4.3.1 小波去噪的基本原理40
• 4.3.2 小波去噪的常见方法40-41
• 4.4 包络解调分析41
• 4.5 希尔伯特变换41-42
• 4.7 基于小波去噪和EEMD包络解调分析的轴承故障诊断方法42-50
• 4.7.1 故障诊断算法流程42-43
• 4.7.2 仿真实验43-46
• 4.7.3 实例分析46-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第5章 基于Lab VIEW和EEMD的滚动轴承故障诊断系统的设计51-60
• 5.1 引言51
• 5.2 故障系统的硬件介绍51-53
• 5.2.1 Compact RIO介绍51-52
• 5.2.2 数据采集52-53
• 5.3 故障诊断系统软件部分的实现53-59
• 5.3.1 诊断系统结构示意图53-54
• 5.3.2 仿真信号实验54-57
• 5.3.3 实际数据实验57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果65-66
• 致谢66-67
• 作者介绍67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 罗跃纲,李小彭,闻邦椿;双跨裂纹转子-轴承系统非线性动态响应与混沌[J];东北大学学报;2005年03期

2 于金涛;丁明理;孟凡刚;乔玉良;王祁;;基于谐波小波包和支持向量机的声发射源识别(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2011年03期

3 郭少琨;罗建;李毅;马宇锋;;瞬时频率估计方法对比研究[J];国外电子测量技术;2010年06期

4 马辉;孙伟;任朝晖;闻邦椿;;多盘悬臂转子系统支座松动故障研究[J];航空动力学报;2009年07期

5 曾峰;文成林;王松伟;;基于小波—卡尔曼滤波混合预报的处理EMD边缘问题新方法[J];计算机应用研究;2007年01期

6 张韬,孟光;有挤压油膜阻尼器支承的多故障转子系统的非线性响应特性研究[J];机械科学与技术;2003年04期

7 丁建明;林建辉;任愈;杨强;;基于谐波小波包能量熵的轴承故障实时诊断[J];机械强度;2011年04期

8 程军圣;于德介;杨宇;;基于支持矢量回归机的Hilbert-Huang变换端点效应问题的处理方法[J];机械工程学报;2006年04期

9 褚福磊,汤晓瑛,唐云;碰摩转子系统的稳定性[J];清华大学学报(自然科学版);2000年04期

10 黄大吉,赵进平,苏纪兰;希尔伯特-黄变换的端点延拓[J];海洋学报(中文版);2003年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林慧斌;离散频谱校正理论的抗噪性能研究及其在工程中的应用[D];华南理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 任锴胜;基于DSP的嵌入式煤矿提升机天轮轴承故障诊断系统研究[D];山东大学;2011年

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