基于软件共振解调分析的滚动轴承故障诊断

基于软件共振解调分析的滚动轴承故障诊断 基于软件共振解调分析的滚动轴承故障诊 断 1 1 2 3杨建奎, 高国华, 孙自力, 陈大光 (1. 中国矿业大学 机电工程学院 , 江苏 徐州 221008 ; 2. 山东省朝阳矿业有限责任公司 , 山东 滕州 275000 ; )31 乌鲁木齐矿业集团有限责任公司 , 新疆 乌鲁木齐 830000 摘 要 : 滚动轴承故障诊断是机械故障检测中一个重要方面 ,共振解调是一种有效分析滚动 轴承故障信号的方法 。使用软件编程实现共振解调分析 ,在成功完成故障信息提取的同时 ,降低了 系统的成本 。 关键词 :滚动轴承 ; 共振解调 ; 故障诊断 ; LabVIEW 中图号 :文献标识码 : ATH113 . 1 1 前言征 。它通过传感器这个机械系统时相当于给该系统 ( ) 共振解调技术是诊断滚动轴承故障的一种有效 x t 。由振动理论可知 ,加速度传 一个冲击性激励 ( ) 方法 。共振解调技术 IFD - Incipient Failure Detection感器的输出响应为输入与系统单位脉冲响应函数的 是在 20 世纪 70 年代被瑞典 SKF 轴承公司采用 ,而后 卷积 ,即 ( ) ( ) ( )S t = h t x t 被美国 MIT 公司和瑞典 SPM 公司进一步发展 ,用于 1 ( ) 其中 S t 加上噪声部分即为轴承信号的模型 。 由1 提取淹没在强烈背景噪声下的冲击脉冲信号 。 卷积性质知道 ,时域中的卷积即为频域中的 2 共振解调技术原理 乘积 ,所以故障信号经加速度传感器后变成了调制 当机械设备正常运转时 ,各回转部件大多数作 信号 。因为冲击性故障信号具有宽频带特性 ,由传 匀速转动 。若哪一个零件发生故障 ,则振动信号在 感器的频率特性曲线可知 ,故障信号经加速度传感时域内 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为周期性冲击特性 。由机械振动理论可 器后在共振频率处被放大数十倍 ,而在其它频段内 知 ,获取振动信号的加速传感器相当于一个单自由 则相对抑制减小 。常规噪声信号只在低频段内有 度振动的机械系统 ,其阻尼很小 ,固有频率与无阻尼 值 ,经过传感器后仍然只在低频段有值 。由此可见 , 时的固有频率几乎相等 ,等于加速度传感器的共振 加速度传感器拾取的轴承振动调制信号包含 2 部分 频率 ,所以 ,加速度传感器的单位脉冲响应函数为 - ωζt 内容 ,即冲击性故障信号和常规干扰噪声信号 。 ( ) ωω) (h ce sin/ = t m 采用共振解调技术提取故障信号的基本原理分 ω 式中 ———传感器共振频率 ; 为 3 步 : m ———振子质量 。 由故障信号的传递过程 () 1高带通滤波器 宽频带故障信号在加速度 可知 ,滚动轴承故障信 传感器共振频率处得到了大幅度加强 , 经过高带通 号以弹性波形式传递到支座表面时仍具有冲击性特 维表面 。随着吸附的水粒增多 ,微小水粒合并形成 () 作者简介 : 韦敏芳 1963 - ,女 ,黑龙江哈尔滨人 ,副总经理 ,主 大颗粒水珠 , 并在重力作用下沉降而与油液分离 。 要从事机械类研究及技术管理工作 ,主要研究方向为液压控制及机 为了使聚结出的水珠全部从油液中分离出来 ,在紧 械制造企业的管理. 靠聚结介质的下游可装设亲油疏水的介质 ,将水珠 拦截 ,而油则顺利通过 。 收稿日期 :2004 206 207 Hydra ulic pollution control WEI Min-fang , L IU Yu ( )Harbin Dongjian Machinery Manufacture Co . ,Ltd. , Harbin 150038 ,China Abstract : The primary questions ,relative standards and contents about the control of hydraulic pollution are introduced by this thesis. At the same time ,to this thesis that the investigation of pollution sensor and hydraulic filtration ,the automatic pollution control and maintain are the keys of hydraulic pollution control . (,不易携带 ,价格较为昂贵等不 在着体积 、重量较大 滤波器后 通带中心频率与加速度传感器共振频率 ) 一致,保留下冲击性故障信号 ,而常规干扰噪声由 足之处 。 于其多分布在低频段内而得以消除 。 4 滚动轴承故障诊断仪硬件组成 () 2包络峰值检波器 高带通滤波后的信号在 本文基于共振解调技术开发了一套针对某型机 经过包络检波器后得到一个与故障冲击频率相一致 车轮对滚动轴承故障检测系统 。该系统采用英康仕 的脉冲串 。包络分析过程如图 1 所示 。PCX - 2036 型 PCI 数字采集卡 ,采样最高频率是 330 () 3低通频滤波器 信号经此滤波器去除残余 kHz ,本系统选择 128 kHz 作为信号采样频率 。选用 的较高频干扰噪声 ,保留频率成分较低的故障信号 的加速度传感器是 LC0401 型 ,共振频率是 30 kHz , 成份 。 与电 荷 放 大 器 配 接 , 适 用 于 频 率 范 围 011 Hz , 20 kHz ,量程从 0 . 000 05,30 000 g 的振动 、冲击测量 。 振动信号由加速度传感器拾取后 ,经过电荷放 图 1 包络分析过程 大器直接进入 PCI 数字采集卡 。计算机设置采样频 Fig. 1 The process of envelope analysis 率和时间等信号采集参数 。采集的信号存储在计算 基于共振解调技术进行滚动轴承故障诊断的原 机硬盘上 ,方便后期故障分析和趋势分析 。信号分 理如图 2 所示 。 析结果可以输出到打印机等外部设备 。 该诊断系统的硬件组成如图 3 所示 。 图 2 共振解调分析原理 Fig. 2 The principle of resonance- demodulation 图 3 系统硬件组成 3 软件解调的优势Fig. 3 The scheme of system hardware 由上可知 ,由于涉及到滤波参数选择问题 ,共振 5 系统软件设计解调技术的 2 个关键环节是高带通滤波和低通滤波 本滚动轴承故障诊断系统的软件部分主要包 处理 ,原因如下 : 括 :滚动轴承特征频率计算 、信号采集程序 、信号共 () 1必须事先确定共振频带 ,即必须事先确定高 振解调分析和诊断结果输出等几个子程序 。轴承故 带通滤波器的中心频率和带宽 。如上所述 ,在包络 障特征频率计算是根据特征频率计算公式 ,在给定 检波过程中 , 共振频带对分析结果起决定性影响 。 转速 、轴承节径 、滚动体直径 、滚动体个数等参数的 共振频带应选在压电加速度传感器共振频区 ,否则 很容易导致诊断失败 。为了确定所使用传感器的共 情况下 ,由系统自动计算出轴承滚动体 、内滚道和外 振频区 ,一般需要进行冲击试验 。有些传感器虽然 () 滚道的特征频率 程序略。 在出厂时标注了共振频率 ,但却与实际共振频率值 信号采集程序是利用 VB 等软件设计 , 实现对 偏差较大 ,从而对信号提取造成了很大影响 。实际 PCI 数字采集卡的驱动 , 从而完成信号采集 。在进 应用中往往需要通过调整滤波器的中心频率和带宽 行信号采集之前 ,需要指定采样时间和频率等参数 。 等参数来达到最佳效果 。低通滤波处理也同样存在 采样过程中 ,系统给出采样状态 。结束后 ,将信号保 反复调试的过程 。因此 ,确定高带通滤波和低通滤 存在计算机硬盘上 。 波处理各项参数是解调分析的一个关键环节 。 轴承振动信号共振解调分析程序是系统的关 () 2目前在使用硬件包络检波的仪器中 ,由于带 键 。如前文所述 ,共振解调诊断方法主要包含以下 通滤波器的中心频率和带宽固定不可调整 ,使得这 4 个信号处理步骤 : 带通滤波 、包络检波 、低通滤波 些包络检测仪器只能适用于某一种类型的加速度传 和谱分析 。 感器和某一类被测机械的轴承系统 。从而造成了包 LabVIEW 程序 :原始时域信号经过带通滤波模络检测仪器应用范围狭小 、缺乏灵活性 ,导致了资源 块之后进入包络检波 ;包络检波包括 2 个模块 : Hil2 的极大浪费 。 bert 变化模块和直角坐标到极坐标变换模块 , 将实 从以上原因分析中可以看到 ,无论是对于监测 信号和其 Hilbert 变换构成解调信号 ; 然后通过一个 对象的适用性 ,还是满足信号提取过程中滤波参数 低通滤波器 ;最后对信号作谱分析 ,得到诊断结论 。 调整的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ,基于硬件解调分析的滚动轴承故障分 该程序使用简便 ,带通和低通滤波器参数 、功率 () 文章编号 :100320794 20041020131202 液压站故障诊断专家系统分析法 1 2徐瑞银, 董和平 () 11 山东科技大学 工程学院 , 山东 泰安 271021 ; 21 山东阳光矿业集团 , 山东 新泰 271204 摘 要 : 液压站故障诊断及处理 ,对保证提升机的安全运行有重要的影响 。利用故障诊断专 家系统分析法 ,建立了液压站的故障诊断知识库 。对液压站故障进行了简单的分析 。提出了有效 、 快捷 、准确的基于计算机逻辑推理的故障诊断方法 。 关键词 :故障 ; 专家系统 ; 逻辑推理 液压站 ; 文献标识码 : A 中图号 :TP306 1 液压站液压系统统在这方面给人们提供了许多帮助 。 如图 1 为双滚筒提升机液压站液压系统 ,管路 A 控制右滚筒的制动力矩 ,管路 B 控制左滚筒的制 动力矩 。管路 L 、K 分别控制调绳离合器的合上腔 和打开腔 。该系统包括 3 个组成部分 ,即安全制动 部分 、工作制动部分和调绳控制部分 。 2 常规的故障诊断方法 液压站是矿井提升机的重要组成部分 ,其安全 可靠性对提升机的安全运行具有重要影响 。多年来 人们非常重视液压站的故障判断 ,在实际工作中主 要依靠维修人员的经验 ,利用观察 、触摸 、听等感官 图 1 液压站液压系统 的方法来判断故障 。具有很大的盲目性 ,不能及时Fig. 1 Hydra ulic station system 液压站故障发现故障原因 ,难以做到准确 、及时地排除故障 ,基 诊断简要知识库的建立 在故障诊断专家系统中 ,3 专家的作用特别重要 , 于经验知识和推理的有效故障诊断法分析型专家系 共振解调分析对淹没在复杂噪声信号中的滚动 谱参数等都可以通过程序前面板进行调整 ,分析结 果也以图谱的形式显示 ,有利于分析人员对故障的 ,能够较准确地对 轴承故障信息有较好的分析能力 诊断 。 具体故障部位做出诊断 。本文介绍的基于软件解调 6 现场试验 技术的故障诊断系统可以较好解决硬件解调分析的 系统设计完成后 ,在对某型机车轮对滚动轴承 适用范围小 、成本较高 、体积较大等不足 ,在实际应 用中会有很好的前景 。故障监测中进行了现场试验 。 参考文献 :该型机车轮对滚动轴承在检测状态下 ,滚动体 、 唐德尧 ,等. 共振解调技术与机车车辆传动装置故障诊断 J . 电 1 内滚道 、外滚道的故障特征 频 率 分 别 为 : 19 . 5 Hz 、 () 力机车技术 ,2002 , 5:1 - 5 .57 . 8 Hz 和 78 . 2 Hz 。 从试验中可以很清楚地看到2 王卓 ,田振华. 滚动轴承的振动监测与故障诊断系统研究 J . 机 滚动体特征频率 () 电工程 ,2001 , 6:52 - 54 . ( ) 19 . 5 Hz 19 . 8 Hz处有高峰出现 , 倍频成分也较明 () 作者简介 : 杨建奎 1975 - ,山东微山人 ,1999 年毕业于中国矿 显 。由此可以判断滚动轴承的具体故障部位是滚动 业大学机电一体化专业 ,毕业后一直在中国矿业大学从事煤矿安全 体 。故障轴承解体后 ,证明确有一个滚动体存在较方面研究工作. 大的剥落坑 。 7 结语 收稿日期 :2004206210 The research of rolling bearing fa ult diagnosis based on resonance - demodulation with soft ware 1 1 2 3YANG Jian- kui, GAO Guo- hua, SUN Zi- li, C HEN Da- guang (1. China University of Mining & Technology , Mechitrone Engineering College , Xuzhou 221008 ,China ; 21Shandong Chaoyang Mine Industry Co . ,Tengzhou 277500 ,China ; )31Wulumuqi Mine Industry Croup ,Wulumuqi 830000 ,China Abstract : Fault diagnosis for rolling bearing is the important part of machine failure diagnosis. Resonance - demodula2 tion is one of available methods for gear failure signal diagnosis. This paper actualizes resonance - demodulation diagnosis using software . It’s successful in the pick - up of failure information , while descending the system cost . Key words : resonance - demodulation ; rolling bearing ; fault diagnosis ; LabVIEW file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56