高速条件下的滚动轴承故障检测系统的设计与研究

发布时间：2017-06-01 03:18

  本文关键词：高速条件下的滚动轴承故障检测系统的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在旋转机械中，轴承是使用最为广泛和最容易损坏的通用零件之一，对机器的良好运行至关重要。据统计，大约有30%的旋转机械运行故障与轴承有关，轴承一旦由于磨损、疲劳损伤等失效，轻则影响机械设备的正常运行，重则将带来严重的生产事故，其运行状态对于整台机器的寿命、功能、性能存在直接影响。传统轴承状态检测及故障诊断，往往是定期维修，这对于寿命具有较大离散性的轴承来说，会造成不必要的浪费或未到使用寿命而出现故障的轴承无法及时发现和更换。随着现代科学技术的高速发展，使得对于轴承的状态检测和故障预警成为可能，由此将避免轴承的浪费，提高经济效益，同时防止机械系统性能下降引发的生产事故，轴承故障诊断对于提高系统可靠性具有重要意义。 本文深入研究了轴承故障的发生机理和时域、频域等多种诊断方法，研究了高速条件下滚动轴承故障特征信号经过采集电路后的特征及在此条件下的信号混叠和频域分析问题，设计了故障信号峰值保持及信号复位清零电路、与高频信号匹配的信号采集电路，包括电荷放大器、中心频率可调的状态滤波器、全波精密整流电路；采用带有A/D转换器的C8051F340单片机采集故障信号，，并与PC上位机通过USB接口进行数据通信。上位机采用Visual Basic6.0软件编写了滚动轴承故障检特征频率计算器及滚动轴承参数数据管理系统；冲击脉冲诊断系统；无量纲参数诊断及其趋势分析数据库管理等功能；并将部分功能模块化，便于今后监测诊断系统的优化、升级。 最后采用本系统行了滚动轴承故障测试实验和标准信号分析，验证了系统的准确性和可靠性，为深入研究轴承故障诊断技术奠定了坚实基础。
【关键词】：高速轴承故障诊断 采集电路 冲击脉冲 无量纲 VB
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 选题的背景及其意义12
• 1.2 滚动轴承故障诊断方法及现状介绍12-19
• 1.2.1 滚动轴承故障检测方法12-15
• 1.2.3 振动分析方法的发展历程15-16
• 1.2.4 振动分析法前沿技术16-18
• 1.2.5 轴承故障诊断国内外发展概况18-19
• 1.3 本论文主要研究内容19-22
• 第2章 滚动轴承故障机理22-25
• 2.1 滚动轴承失效形式及其原因22-23
• 2.1.1 滚动轴承的疲劳失效22
• 2.1.2 滚动轴承的胶合失效22-23
• 2.1.3 滚动轴承的磨损失效23
• 2.1.4 滚动轴承的烧伤失效23
• 2.1.5 滚动轴承的破损失效23
• 2.2 滚动轴承故障振动原因及类型23-24
• 本章小结24-25
• 第3章 滚动轴承故障振动诊断方法25-37
• 3.1 时域分析法25-32
• 3.1.1 有量纲参数诊断方法25-26
• 3.1.2 无量纲分析法26-28
• 3.1.3 冲击脉冲法基本原理28-32
• 3.2 频域分析方法32-35
• 3.2.1 共振解调法的原理及其实现32-35
• 本章小结35-37
• 第4章 高速滚动轴承故障检测系统信号采集与处理电路设计37-55
• 4.1 故障诊断系统总体电路37
• 4.2 传感器原理及其选型37-40
• 4.2.1 压电加速度传感器的原理37-39
• 4.2.2 传感器的安装39-40
• 4.3 前置放大电路设计及其方案40-44
• 4.3.1 反相器放大电路设计40-42
• 4.3.2 电荷放大器电路及其设计42-44
• 4.4 滤波器电路设计方案44-48
• 4.4.1 窄带 LC 滤波器设计方案44-45
• 4.4.2 频率和品质因数可调滤波器设计方案45-46
• 4.4.3 状态变量滤波器设计46-48
• 4.5 全波精密整流电路的设计48-50
• 4.6 峰值特征保持跟随衰减电路设计50-54
• 4.6.1 峰值保持信号清零实现52-54
• 本章小结54-55
• 第5章 高速轴承故障诊断电路数据采集电路设计55-63
• 5.1 C8051F340 单片机介绍55-56
• 5.2 C8051F340 单片机 ADC 功能模块数据采集部分56-57
• 5.3 数据采集电路及其电压调理电路的设计57-59
• 5.4 采集电路与 PC 机通信模块59-62
• 本章小结62-63
• 第6章 高速轴承故障诊断系统软件设计63-86
• 6.1 Visual Basic 6.0 语言简介63
• 6.2 系统软件设计概述63-64
• 6.3 各个功能模块的实现64-85
• 6.3.1 滚动轴承故障特征频率数据库管理系统64-68
• 6.3.2 时域分析界面68-69
• 6.3.3 轴承故障振动频域分析界面69-71
• 6.3.4 冲击脉冲法软件实现71-74
• 6.3.5 滚动轴承的典型冲击脉冲模式与诊断74-77
• 6.3.6 无量纲诊断系统实现77-83
• 6.3.7 帮助文件系统83-84
• 6.3.8 语音通讯模块84-85
• 6.4 软件打包85
• 本章小结85-86
• 第7章 轴承故障诊断系统实验及结果分析86-92
• 7.1 滚动轴承故障诊断实验装置86-87
• 7.1.1 轴承故障检测平台 S0910B 概述86-87
• 7.1.2 滚动轴承故障检测系统下位机87
• 7.2 实验目的与实验方法87-88
• 7.3 实验内容88-91
• 7.3.1 峰值保持复位电路有效性实验88-89
• 7.3.2 冲击脉冲故障诊断实验89-90
• 7.3.4 无量纲轴承故障评价诊断90-91
• 本章小结91-92
• 结论92-94
• 参考文献94-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果97-98
• 致谢98-99

【参考文献】

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本文编号：411501