柴油机振动数据采集系统与基于分形的故障诊断研究

发布时间：2017-03-29 14:01

  本文关键词：柴油机振动数据采集系统与基于分形的故障诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在现代化生产中，机械设备系统的状态监测和故障诊断问题越来越受到重视，它具有很大的实用价值和经济价值。近年来，许多国内外学者对此进行了很多研究，提出了故障诊断的新方法，新技术。柴油机作为机械设备领域的一部分，由于其用途的广泛性使得故障诊断的研究更具有重要意义。本文在总结和汲取别人研究成果的基础上，引入分形理论，分析柴油机表面振动信号，对柴油机的正常状态及故障状态进行了对比研究。 首先，在组建硬件平台的基础上，开发了一套以VB为软件平台的柴油机振动数据采集系统。整个系统能够实现不同通道、不同频率、不同增益的振动数据采集以及不同格式的数据保存，能够进行基于分形的数据分析。同时，该系统还能够用于柴油机振动状态监测，对振动波形进行实时显示，实时分析，对历史振动加速度生成报表等。 然后，从柴油机表面振动信号的产生机理出发，论述了柴油机的主要激振源、表面振动响应信号及它们之间的内在关系，同时分析了振动信号的传递路径。研究表明，利用柴油机表面振动信号对其进行不解体故障诊断是可行的。 接着，针对柴油机系统的非线性和表面振动信号的非平稳特性，引入分形分析方法，利用变换法计算振动曲线的分维数。通过对正常状态下和三种故障状态下柴油机振动信号的分析，，发现故障状态下柴油机波形比正常状态下更复杂，更不规则，其分维数有明显的增大趋势，说明利用分维数刻划柴油机振动信号效果是明显的，这是利用分形进行柴油机不解体诊断的依据。 最后，本文介绍了分形诊断存在的一些不足之处以及软件系统需要补充及扩展的部分，对将来的继续研究提出了建议。
【关键词】：菜油机 分形 分维数 软件系统 数据采集 故障诊断
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK427
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 机械设备故障诊断方法概述12-14
• 1.2.1 机械设备故障诊断及识别理论、方法12-13
• 1.2.2 柴油发动机故障识别理论、方法13-14
• 1.3 机械设备故障诊断技术的发展及研究现状14-15
• 1.3.1 国外故障诊断技术的研究状况14-15
• 1.3.2 国内故障诊断技术的研究水平15
• 1.4 分形理论发展及应用概述15-17
• 1.5 本文的主要内容17-18
• 第二章 分形理论18-31
• 2.1 分形基本原理及概念18-20
• 2.1.1 分形的定义及性质18-19
• 2.1.2 分形空间19
• 2.1.3 无标度区间19-20
• 2.2 分形维数及测量方法20-30
• 2.2.1 长度测量及维数的提出20-22
• 2.2.2 分形维数概述及估计22-25
• 2.2.3 分形维数算法概述25-27
• 2.2.4 系统所采用的二种计算分数维的方法27-30
• 本章小结30-31
• 第三章 柴油机振动特性及振动信号分析31-42
• 3.1 柴油机动力学特性分析31-35
• 3.1.1 柴油机基本结构31-32
• 3.1.2 活塞组件动力学分析32-34
• 3.1.3 连杆和曲轴等效系统动力学分析34
• 3.1.4 配气系统动力学分析34-35
• 3.2 柴油机振动的激振源及其特性35-39
• 3.2.1 燃烧激振37
• 3.2.2 排气门节流冲击37-38
• 3.2.3 气门落座冲击38
• 3.2.4 活塞敲击激振38-39
• 3.3 振动传播路径及测点位置分析39-40
• 3.4 柴油机表面振动信号特性分析40-41
• 3.4.1 时、频特性40
• 3.4.2 循环波动性40
• 3.4.3 非平稳时变特性40-41
• 本章小结41-42
• 第四章 系统软硬件组成42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 系统硬件组成42-45
• 4.2.1 传感器42-43
• 4.2.2 信号调理器43
• 4.2.3 数据采集器43-45
• 4.3 系统软件组成45-53
• 4.3.1 系统实现语言VB的特点46
• 4.3.2 密码模块46-48
• 4.3.3 状态监测模块48-50
• 4.3.4 数据采集模块50-51
• 4.3.5 数据处理模块51-52
• 4.3.6 辅助功能模块52-53
• 4.3.7 帮助功能模块53
• 本章小结53-54
• 第五章 系统应用与结果分析54-65
• 5.1 正常状态信号分析54-58
• 5.1.1 测试对象54
• 5.1.2 数据采集方案54-56
• 5.1.3 分形参数的确定56-58
• 5.2 故障状态信号分析58-63
• 5.2.1 供油提前角故障58-60
• 5.2.2 气门故障60-61
• 5.2.3 活塞环故障61-63
• 5.3 分形用于设备故障诊断的不足63-64
• 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-69
• 致谢69

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