滚动轴承振动分析及故障诊断系统的研究

发布时间：2017-10-09 23:23

  本文关键词：滚动轴承振动分析及故障诊断系统的研究

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【摘要】：滚动轴承是旋转机械中应用最广泛的关键零部件之一,它的工作状态直接影响到机械系统的运行状态。据统计,在旋转机械中,大约有15%的机械故障是由轴承引起的。因此,滚动轴承的振动监测分析与故障诊断有着重要的意义。 本文运用VC++语言,Visual Studio2010开发平台,配合数据采集卡,采用面向对象的可视化编程设计方法开发了一套滚动轴承振动分析及故障诊断系统。本文介绍了系统的总体结构设计和功能实现方法,针对各功能要求编写相应模块的代码,大大提高了软件的编程效率和通用性。本系统具有数据采集、基本的振动分析和滚动轴承的故障诊断等功能,能够实现单通道、多通道的数据采集和存储。基本的振动分析包括时域统计信息分析、相关分析、幅值谱分析、功率谱分析和倒谱分析。 在故障诊断模块中,采用共振解调法诊断滚动轴承故障。针对共振解调法易受噪声的影响,提出了降噪效果较好的延时相关解调方法。通过对共振解调技术的研究发现,基于传统的共振解调技术的诊断方法存在带通滤波参数需要人工提前确定的缺陷,本文提出将EMD和共振解调技术结合的故障诊断方法,利用EMD分解的自适应性弥补共振解调技术需要固定滤波参数的缺陷,并且实验验证了该方法的有效性。在此基础上,针对EMD共振解调方法存在盲目选取IMF分量的缺点,提出了改进的EMD和共振解调故障诊断方法,利用香农熵自适应选取IMF分量,计算量较小,并实验验证了该改进方法的有效性。 此外,该系统界面简单,用户操作方便,针对同一信号,可以灵活选择多种故障诊断方法,提高诊断的准确性。开发这样一套实用且功能强大的滚动轴承振动分析及故障诊断系统,无论是在故障诊断研究上还是经济上,都有着积极的现实意义。
【关键词】：滚动轴承 振动分析 故障诊断 共振解调 EMD
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 选题背景与意义11-12
• 1.2 滚动轴承故障诊断国内外研究现状12-15
• 1.2.1 滚动轴承故障诊断的发展历程12-13
• 1.2.2 现有故障诊断技术的局限性13-14
• 1.2.3 经验模式分解法14-15
• 1.3 本论文的研究内容15-17
• 2 滚动轴承故障机理分析17-22
• 2.1 滚动轴承的失效形式17
• 2.2 滚动轴承的振动机理17-20
• 2.3 故障轴承振动信号的表现形式20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 滚动轴承振动分析及故障诊断系统的设计22-31
• 3.1 滚动轴承振动试验台22-25
• 3.2 系统软件的设计25-30
• 3.2.1 系统软件的开发平台26-27
• 3.2.2 数据采集模块27-29
• 3.2.3 基本的振动分析模块29
• 3.2.4 滚动轴承的故障诊断模块29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 4 故障诊断方法的研究与实现31-72
• 4.1 基本的振动分析31-42
• 4.1.1 时域分析31-34
• 4.1.1.1 信号的特征值31-33
• 4.1.1.2 相关分析33-34
• 4.1.2 频域分析34-38
• 4.1.2.1 幅值谱分析34-37
• 4.1.2.2 功率谱分析37
• 4.1.2.3 倒谱分析37-38
• 4.1.3 振动信号分析的系统运行实例38-42
• 4.2 共振解调法42-48
• 4.2.1 Hilbert变换43-44
• 4.2.2 基于Hilbert变换的解调原理44-46
• 4.2.3 共振解调法的故障诊断应用46-48
• 4.3 延时相关解调技术48-55
• 4.3.1 噪声信号的包络解调48-51
• 4.3.2 延时相关解调技术的原理51-53
• 4.3.3 延时相关解调技术的故障诊断应用53-55
• 4.4 经验模式分解(EMD)55-65
• 4.4.1 EMD的基本概念56-57
• 4.4.2 EMD的基本原理和算法57-65
• 4.5 基于EMD和共振解调的诊断方法65-69
• 4.5.1 基于EMD和共振解调的故障诊断方法的步骤65-66
• 4.5.2 基于EMD和共振解调的故障诊断方法的验证66-69
• 4.6 基于改进的EMD和共振解调的诊断方法69-71
• 4.7 本章小结71-72
• 5 总结与展望72-74
• 5.1 总结72
• 5.2 不足和展望72-74
• 参考文献74-77
• 附录A77-86
• 作者简历86-88
• 学位论文数据集88

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 来雨霏;桑迎平;丁浩;;滚动轴承振动信号分析系统软件的开发[J];科技展望;2016年06期

2 徐健;;航空发动机轴承滚道剥落故障研究[J];机械工程师;2014年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 刘英姣;F4轧机轧辊轴承振动分析及故障诊断技术的研究[D];河北工程大学;2015年

2 桑迎平;滚动轴承出厂检测与故障诊断研究[D];中国计量学院;2015年

3 袁万全;滚动轴承微弱故障特征提取方法研究[D];华北电力大学;2015年

4 宁武龙;基于BP神经网络的轴承寿命预测平台开发[D];西南交通大学;2014年

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本文编号：1003034