基于电流及振动信号的电机滚动轴承故障诊断研究

发布时间：2017-05-27 09:05

  本文关键词：基于电流及振动信号的电机滚动轴承故障诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电机作为重要的电气设备广泛应用于生产制造及运输等领域。滚动轴承是电机中重要的组成部件,其运行状态直接影响电机,甚至整个系统的性能。电机轴承内外圈相对旋转并且承受径向载荷的作用,这种恶劣的工作环境导致轴承故障约占电机故障的40%。因此及时的实时监控以及准确的故障检测具有重要意义,也是轴承故障诊断技术的研究重点。 本文从轴承的结构入手,分析了轴承故障机理和常见的几种故障类型,以故障特征频率为主要的判别依据,研究了基于电流信号、振动信号以及两者融合的轴承故障诊断理论和方法。主要分析了电流信号特征与轴承振动的关系,研究了基于电流信号幅值恢复算法的电机轴承故障诊断理论和方法,以滤除电流基波,凸显出故障谐波,减少电流基波对故障谐波的影响。对轴承的振动信号进行了时域和频域分析,研究了基于IIR型巴特沃斯滤波器和希尔伯特变换的振动信号包络分析,实现了基于振动信号共振解调法的轴承故障诊断技术,该方法可有效诊断出轴承故障及其发生位置。研究了信号互相关分析理论,将电流信号的谐波谱和振动信号的包络谱通过互相关算法相融合,实现了多源信息融合的轴承故障诊断。选择振动及电流传感器,使用NI公司生产的PXI系列设备搭建了测试平台,采用Lab VIEW软件设计了信号采集及处理程序,对人工破坏的故障轴承进行了实验,并与正常轴承进行对比,验证了本文所研究方法的可行性。 在上述理论分析、研究的基础上,课题组采用STM32F3系列处理器设计了信息采集接口电路,并将采集到的信息发送到PC主机上,同时编写了上位机软件,通过采集电机运行时的数据,实现了对电机轴承的在线监测。
【关键词】：幅值恢复 共振解调 信号融合 电机轴承故障诊断
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 电机轴承故障诊断研究现状13-18
• 1.2.1 电机轴承故障诊断方法13-14
• 1.2.2 基于振动信号轴承故障诊断14-16
• 1.2.3 基于电流信号轴承故障诊断16-18
• 1.3 存在问题与发展趋势18-19
• 1.3.1 存在问题18
• 1.3.2 发展趋势18-19
• 1.4 论文结构安排19-22
• 第2章 滚动轴承故障机理及测试平台搭建22-36
• 2.1 滚动轴承故障机理分析22-26
• 2.1.1 滚动轴承结构22
• 2.1.2 滚动轴承振动机理22-24
• 2.1.3 电机轴承故障对电流的影响24-25
• 2.1.4 滚动轴承常见故障类型25-26
• 2.2 基于LabVIEW的测试平台的搭建26-34
• 2.2.1 虚拟仪器LabVIEW26-28
• 2.2.2 硬件接口设计28-31
• 2.2.3 数据采集软件设计31-32
• 2.2.4 轴承故障模拟32-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第3章 基于电流幅值恢复算法的滚动轴承故障诊断36-46
• 3.1 定子电流故障特征分析36-37
• 3.2 幅值恢复算法37-40
• 3.3 LabVIEW程序实现40-44
• 3.3.1 过零检测程序实现40-41
• 3.3.2 幅值恢复法程序实现41-42
• 3.3.3 实验结果分析42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 基于振动信号的滚动轴承故障诊断46-62
• 4.1 振动信号常用分析方法46-47
• 4.2 振动信号的时域参数分析47-49
• 4.2.1 有量纲参数分析47
• 4.2.2 无量纲参数分析47-49
• 4.3 振动信号的频域分析49-51
• 4.4 共振解调分析法51-55
• 4.4.1 带通滤波器的选择52-53
• 4.4.2 希尔伯特变换法53-55
• 4.5 LabVIEW程序实现55-61
• 4.5.1 时域分析的程序实现55-56
• 4.5.2 频谱分析的程序实现56-58
• 4.5.3 共振解调的程序实现58
• 4.5.4 实验结果分析58-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 基于电流与振动融合的滚动轴承故障诊断62-68
• 5.1 融合算法的特点62
• 5.2 电流信号与振动信号的融合技术62-64
• 5.2.1 电流信号与振动信号互相关分析62-63
• 5.2.2 信号融合流程63-64
• 5.3 LabVIEW程序实现64-66
• 5.3.1 相关算法的实现64-66
• 5.3.2 实验结果分析66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 滚动轴承在线监测系统设计68-76
• 6.1 在线监测系统设计68-71
• 6.2 实验过程71-72
• 6.3 结果分析72-74
• 6.4 本章小结74-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作82-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：399430