基于LabVIEW的高速列车轴承故障监测诊断系统研究

发布时间：2022-12-10 05:11

　　我国高铁经过近年来的快速发展,通车线路已达2.5万公里,为民众出行带来极大便利,有力地支撑了我国经济建设发展,因此保障列车安全稳定地运行成为了相关研究人员的重点目标之一。轴箱轴承是高速列车走行部的重要部件,保障轴承安全可以有效保证列车安全运行,因此对其展开故障检测及诊断系统的研究具有很大的必要性。本文首先简要介绍了高速列车常用的双列圆锥滚子的轴承结构,对其常见的故障类型进行了总结,对比并分析了常用轴承诊断方法的优缺点,选定了振动信号分析法作为本文构建系统的诊断方法。本文也分析了轴承的振动机理,介绍了滚动轴承故障特征频率的计算公式,对几种基本的故障诊断方法进行了研究,如时域分析、频谱分析、时频分析和共振解调,并将这些方法应用于本文构建的诊断系统。然后利用时域分析、小波包分解和EMD分解,提取对应的故障特征值,将特征值与概率神经网络结合建立了三种故障诊断模型,并通过轴承实验数据对三种诊断模型进行准确率验证,选择最优模型应用于本文的诊断系统之中。本文应用虚拟仪器技术软件LabVIEW建立诊断系统平台,并应用混合编程技术将MATLAB与之结合组成软件系统,选用合适的硬件构建数据采集系统,最后将... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
        1.1.1 课题的研究背景
        1.1.2 课题的研究意义
    1.2 高速列车轴承故障诊断的研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要工作内容
    本章小结
第二章 列车轴承诊断方法与振动机理
    2.1 高速列车轴承结构
    2.2 滚动轴承常见故障类型
    2.3 常用轴承故障诊断方法
    2.4 滚动轴承的振动特性分析
        2.4.1 滚动轴承的振动机理
        2.4.2 滚动轴承故障特征频率
    本章小结
第三章 基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法
    3.1 基于时域指标的轴承故障诊断法
    3.2 基于频谱分析的轴承故障诊断法
        3.2.1 快速傅里叶变换
        3.2.2 功率谱
    3.3 基于时频分析的轴承故障诊断法
        3.3.1 小波及小波包分析法
        3.3.2 经验模态分解法
    3.4 共振解调法
        3.4.1 共振解调的原理
        3.4.2 基于快速谱峭度图的共振解调
    3.5 基于概率神经网络的轴承故障诊断研究
        3.5.1 概率神经网络
        3.5.2 概率神经网络的建立与训练
        3.5.3 结合各特征值的轴承故障诊断
    本章小结
第四章 基于LabVIEW的高速列车轴承故障诊断系统设计
    4.1 系统总体设计
    4.2 硬件系统设计
        4.2.1 振动传感器的选型
        4.2.2 恒流源适配器与数据采集卡
    4.3 混合编程技术及NI MAX
        4.3.1 LabVIEW与MATLAB混合编程
        4.3.2 NI MAX(硬件管理系统)
    4.4 软件系统设计
        4.4.1 采集参数设置模块
        4.4.2 波形显示和频谱分析模块
        4.4.3 故障特征频率及时域指标模块
        4.4.4 故障诊断模块
    本章小结
第五章 系统测试实验及结果分析
    5.1 数据采集系统测试实验
        5.1.1 实验设备
        5.1.2 实验方法及结果分析
    5.2 故障诊断系统测试实验
    5.3 高速列车轴承故障模拟诊断实验
        5.3.1 建立轴承试验平台
        5.3.2 试验轴承的选型与故障设置
        5.3.3 试验方案设计
        5.3.4 试验数据分析
    本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3716127