基于共振解调理论的滚动轴承故障诊断仪研究

发布时间：2017-04-20 16:03

  本文关键词：基于共振解调理论的滚动轴承故障诊断仪研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械中,轴承作为支撑转子的核心部件,对整个机械系统的稳定性和可靠性影响很大。状态监测与故障诊断系统包括在线和离线监测与诊断系统,在线系统成本高昂、管理和维护不易,离线系统不能实时监测与诊断,存在安全隐患。本文针对于中小型机械设备,以滚动轴承为对象,研究一款便携式、成本低廉、稳定性高、能够对设备进行实时监测与诊断的仪器。本文的主要内容包括滚动轴承故障诊断相关理论的研究和故障诊断仪的实现过程。在理论研究中,阐述了滚动轴承的失效形式与振动信号特征,从滚动轴承结构入手,在频域上分析了故障产生的机理,得出故障特征频率的估算公式。故障诊断方法包括了时域和频域诊断方法,时域诊断方法又包括了时域指标阈值诊断和振动烈度诊断,都属于自动诊断方法。本文选用共振解调技术作为频域诊断方法,重点探究了共振解调技术的原理和实现。共振解调的核心技术是解调技术和共振带的确定,剖析了希尔伯特解调的原理和实现过程,引入谱峭度来表征振动冲击的程度,从而确定最佳共振带。故障诊断仪的实现过程包括硬件和软件系统设计。硬件系统设计采用模块化设计思想,按照需求分析确定了11个模块,其中包括两个核心处理器,分别使用DSP作为信号处理器和CPLD作为控制处理器,给出了各个模块的设计原理图。软件系统设计也按照需求分析确定了12个模块,对定点DSP编程中的关键问题作了分析,重点阐述了算法实现模块的设计思想,并且给出程序流程图以及仿真信号的验证结果。最后,采用实测振动信号对故障诊断仪系统的正确性进行了验证,并且与计算机上通过MTALAB计算的结果作比较。实测振动信号包括实验室数据和风机振动数据,结果表明故障诊断仪解调出故障特征频率及其倍频,准确的判断出故障产生的部位,能够有效地对滚动轴承的故障进行诊断。
【关键词】：故障诊断仪 共振解调 谱峭度 DSP 滚动轴承
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 滚动轴承故障诊断研究的背景及意义11
• 1.2 滚动轴承故障诊断的研究现状11-15
• 1.2.1 故障诊断方法的研究现状分析11-13
• 1.2.2 共振解调技术的研究现状13-15
• 1.3 滚动轴承故障诊断仪的研究意义及应用现状15-18
• 1.3.1 滚动轴承故障诊断仪的研究意义15
• 1.3.2 滚动轴承故障诊断仪的发展及应用现状15-18
• 1.4 论文的主要研究内容及章节安排18-19
• 第二章 滚动轴承故障诊断相关理论研究19-42
• 2.1 滚动轴承故障分析19-23
• 2.1.1 滚动轴承故障失效形式19-20
• 2.1.2 滚动轴承的振动信号特征20-21
• 2.1.3 滚动轴承特征频率估算21-23
• 2.2 时域诊断方法理论研究23-26
• 2.2.1 时域指标阈值诊断法23-24
• 2.2.2 振动烈度诊断法24-26
• 2.3 频域信号处理技术26-31
• 2.3.1 FFT与IFFT原理26-28
• 2.3.2 数字滤波器设计28-31
• 2.3.2.1 FIR滤波器设计28-29
• 2.3.2.2 IIR滤波器设计29-31
• 2.4 共振解调技术研究31-35
• 2.4.1 共振解调技术的基本原理31-32
• 2.4.2 共振解调技术的实现过程32-33
• 2.4.3 希尔伯特变换及其解调分析33-35
• 2.5 谱峭度在共振解调中的研究与应用35-41
• 2.5.1 共振解调中共振带的选取问题35-36
• 2.5.2 谱峭度理论介绍36-38
• 2.5.3 谱峭度的应用38-41
• 2.6 本章小结41-42
• 第三章 滚动轴承故障诊断仪硬件系统设计42-53
• 3.1 滚动轴承故障诊断仪总体设计42-43
• 3.2 硬件系统总体设计与处理器模块设计43-49
• 3.2.1 硬件系统总体设计43
• 3.2.2 信号处理器模块设计43-47
• 3.2.3 控制处理器模块设计47-49
• 3.3 硬件系统模块设计49-52
• 3.3.1 Flash程序存储模块设计49
• 3.3.2 SDRAM模块设计49-50
• 3.3.3 辅助模块设计50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 滚动轴承故障诊断仪软件系统设计53-72
• 4.1 软件开发环境与流程53-54
• 4.2 软件系统总体设计54-56
• 4.3 DSP编程中的关于浮点运算问题的考虑56-58
• 4.4 软件系统模块设计58-71
• 4.4.1 系统配置模块设计58-60
• 4.4.2 时域诊断模块60-63
• 4.4.3 FFT与IFFT模块设计63-65
• 4.4.4 滤波器模块65-67
• 4.4.5 Hilbert解调模块设计67-69
• 4.4.6 LCD显示和按键控制模块设计69-71
• 4.5 本章小结71-72
• 第五章 实测振动数据的分析与比较72-82
• 5.1 实验室数据分析与比较72-77
• 5.1.1 实验室数据说明72-73
• 5.1.2 实验室数据的结果分析与比较73-77
• 5.2 风力发电机数据分析与比较77-80
• 5.2.1 风力发电机数据说明77-78
• 5.2.2 风机主轴轴承振动数据的结果分析与比较78-80
• 5.3 最佳共振频带的自动识别探讨80-81
• 5.4 本章小结81-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 本文总结82-83
• 6.2 前景展望83-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-90
• 硕士期间取得的研究成果90-91
• 附录91-96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王文利,黄世琦,谢志江,李红宇;一种齿轮箱信号分析与故障诊断系统[J];重庆大学学报(自然科学版);1999年04期

2 刘佩森;王成栋;郭庆丰;;小型消费卡管理系统应用研究[J];单片机与嵌入式系统应用;2014年01期

3 程军圣;史美丽;杨宇;;基于LMD与神经网络的滚动轴承故障诊断方法[J];振动与冲击;2010年08期

4 牛立勇,关惠玲;细化和倒谱分析在坦克齿轮箱故障诊断中的应用[J];郑州大学学报(工学版);2003年03期

  本文关键词：基于共振解调理论的滚动轴承故障诊断仪研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：319005