畢業(yè)設(shè)計(jì)與論文（滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)）

1、目錄摘要3第章緒論41. 1滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀41.2滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)61.3滾動(dòng)軸承診斷基礎(chǔ)71. 3. 1滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障形式71.3.2滾動(dòng)軸承的診斷方法814本課題的研究意義和內(nèi)容9第2章 滾動(dòng)軸承振動(dòng)機(jī)理112. 1滾動(dòng)軸承的基本參數(shù)112. 1. 1滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu) 112. 1.2滾動(dòng)軸承的特征頻率112. 1.3滾動(dòng)軸承的固有頻率132. 2滾動(dòng)軸承故障診斷常用參數(shù)142. 2. 1時(shí)間領(lǐng)域有量綱特征參數(shù) 142.2.2時(shí)間領(lǐng)域的無(wú)屋綱特征參數(shù)152.2.3頻率領(lǐng)域的無(wú)量綱特征參數(shù)16第3章 滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方案1731滾動(dòng)軸承故障診

2、斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)173. 1. 1滾動(dòng)軸承故障實(shí)驗(yàn)機(jī)械平臺(tái)183. 1.2設(shè)備的組成：193. 13設(shè)備的主要參數(shù)：193. 1. 4實(shí)驗(yàn)平臺(tái)信號(hào)采集及故障診斷系統(tǒng)213. 2實(shí)驗(yàn)方案233.2. 1軸承的故障狀態(tài)233.2.2實(shí)驗(yàn)步驟23笫4章實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程及數(shù)據(jù)的提取254. 1裝拆軸承254. 1. 1實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備254. 1.2 試機(jī)254. 13拆卸并安裝軸承2542信號(hào)的采集過(guò)程274. 2. 1前期準(zhǔn)備274. 2.2數(shù)據(jù)采集過(guò)程284. 3數(shù)據(jù)信號(hào)的處理過(guò)程30第5章結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)37旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷特征參數(shù)的提取摘要：木文對(duì)滾動(dòng)軸承的故障形式、故障原因、常用診斷方法等診斷

3、基礎(chǔ)和滾動(dòng)軸承故障的振動(dòng)機(jī)理作了 研究，并建立了相應(yīng)的滾動(dòng)軸承典型故障（外圈損傷、內(nèi)圈損傷、滾動(dòng)體損傷）的理論模型，給出了一些滾 動(dòng)軸承故障診斷常用的特征參數(shù)。通過(guò)對(duì)滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)機(jī)理的研究可以幫助我們了解滾動(dòng)軸承故障的 木質(zhì)和特征。木文對(duì)特征參數(shù)的捉取，理論推導(dǎo)，和過(guò)程都進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，木文所提出的方法不僅僅 適用滾動(dòng)軸承故障的診斷，還可推廣適用旋轉(zhuǎn)機(jī)械其它故障的診斷“關(guān)鍵詞:滾動(dòng)軸承；故障診斷；特征參數(shù)；分辨指數(shù)；識(shí)別率the extraction on fault diagnosis symptom parametersof rotating machineryabstract :

4、in the thesis ,the fault types.diagnostic methods and vibration principle of rolling bearing are discussed.the tliesis sets up a series of academic models of faulty rolling bearings and lists some symptom parameters which often used in fault diagnosis of rolling bearings the study of vibration princ

5、iple of rolling bearings can help us to know the essence and feature of rolling bearings.in this paper, the parameters of the extraction, theoretical analysis, and process are described in detail, the paper by the way not only to the rolling fault diagnosis, but also promote the application of other

6、 rotating machinery fault diagnosiskeywords： rolling bearing; fault diagnosis; symptom parameter; distinction index; distinction rate第1章緒論1.1滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)械故障診斷學(xué)是識(shí)別機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)，它研究的是機(jī)器或機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的 變化在診斷信息中的反映。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和工業(yè)化程度的不斷提高，機(jī)械設(shè)備精密 程度、復(fù)朵程度及自動(dòng)化程度不斷提高，憑個(gè)人的感觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行診斷己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠。機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、電

7、子技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī) 技術(shù)、模式識(shí)別、人工智能等多種綜合技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一門多學(xué)科交叉和融合的新技術(shù)。早 在二次世界人戰(zhàn)期問(wèn)，由于大量軍事裝備缺乏診斷技術(shù)和維修手段，而造成非戰(zhàn)斗性的損壞, 使人們意識(shí)到故障診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)的重要性。60年代以來(lái)，由于半導(dǎo)體的發(fā)展，集成電路 的出現(xiàn)，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新?lián)Q代，特別是1965年fft方法獲得突破性進(jìn)展后出現(xiàn) 了數(shù)字信號(hào)處理和分析技術(shù)的新分支，為機(jī)械設(shè)備診斷和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展奠定了重要的技術(shù) 基礎(chǔ)。滾動(dòng)軸 承是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種通用元件，它的運(yùn)行狀態(tài)是否止常 直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能（包括粘度、可靠度及壽命等），據(jù)統(tǒng)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)

8、械故障的30%是由 滾動(dòng)軸承故障引起的。滾動(dòng)軸承的故障診斷在國(guó)外人概始于20世紀(jì)60年代。故障滾動(dòng)軸承 診斷的診斷流程如圖1. 1所示。圖1. 1故障滾動(dòng)軸承診斷的診斷流程如圖11前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的對(duì)于滾動(dòng)軸承故障診斷的一些方法的研究工作主要集中在以下兒個(gè) 方而：1）時(shí)域分析法時(shí)域分析法是滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)發(fā)展最早的一種方法，在時(shí)域診斷中，提取信號(hào)特 征的主要方法有相關(guān)分析和時(shí)序分析，普遍采用振動(dòng)信號(hào)的基本數(shù)字特征及其概率分布特征 進(jìn)行診斷分析，如均值、有效值、峰值和無(wú)童綱因子判別方法等。時(shí)域同步平均法是滾動(dòng)軸 承故障診斷最為常用的一種信號(hào)增強(qiáng)方法，通過(guò)對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采樣，并對(duì)多周期 的

9、信號(hào)進(jìn)行同步平局，就可以得到時(shí)域同步平均信號(hào)。這種方法可以令效降低其他部件和振 動(dòng)源對(duì)于信號(hào)的影響，提高信噪比。2）頻域分析法頻域分析方法是將時(shí)域波形經(jīng)過(guò)fft變換轉(zhuǎn)換成頻譜圖，釆用振動(dòng)信號(hào)的頻譜特征進(jìn)行 診斷分析，如特征頻率、幅值、無(wú)量綱判別因子等，對(duì)滾動(dòng)軸承的故障可以進(jìn)行精密診斷。 在滾動(dòng)軸承診斷技術(shù)中常用的頻譜圖有全息譜、幅值譜、相位譜、功率譜等。細(xì)化和倒譜技 術(shù)是頻譜分析的常用手段。在對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)作頻譜分析時(shí)必須有足夠高的頻率分辨 率，通常采用細(xì)化譜分析技術(shù)可以提髙分辨率。fft-fs頻譜細(xì)化方法在不增加采樣點(diǎn)數(shù)的詢 提下，對(duì)感興趣的頻帶進(jìn)行細(xì)化，能夠得到比較準(zhǔn)確的頻率值。3）時(shí)

10、頻分析法采川普通的頻譜分析無(wú)法同時(shí)進(jìn)行時(shí)頻分析，找出信號(hào)的時(shí)域特征。而時(shí)頻分析法既能 夠反映時(shí)域特征又能夠反映頻域特征，可以很好的描述滾動(dòng)軸承故障特征的全貌，常用的時(shí) 頻分析方法有短時(shí)傅立葉變換、小波變換、小波包分析等。1946年，gabor提出了窗口傅立 葉變換概念，川一個(gè)在時(shí)間上可滑移的時(shí)窗進(jìn)行傅立葉變換，從而實(shí)現(xiàn)了在時(shí)間域和頻率域 上都具有較好局部性的分析方法。小波分析的多尺度和對(duì)突變信號(hào)的探測(cè)能力，在處理非平 穩(wěn)信號(hào)上表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性，它克服了短時(shí)傅立葉變換分辨率不可變的缺陷，在時(shí)域和頻 域同時(shí)有良好的局部化性質(zhì)，成為滾動(dòng)軸承診斷發(fā)展的熱點(diǎn)向。4）智能診斷計(jì)算機(jī)人工押能與診斷理論相結(jié)

11、合形成了具有信息時(shí)代特色的押能診斷。當(dāng)前滾動(dòng)軸承 診斷領(lǐng)域中最常用的兩類人工智能診斷系統(tǒng)是呈于知識(shí)的專家系統(tǒng)和基于網(wǎng)絡(luò)的智能診斷 系統(tǒng).基丁知識(shí)的專家系統(tǒng)的特點(diǎn)是：以知識(shí)工程（知識(shí)庫(kù)）為基礎(chǔ)；在串行運(yùn)行的格式中模擬人腦的邏輯思維；實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的 診斷推理?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷系統(tǒng)的特點(diǎn)是：以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)；在人規(guī)模并行運(yùn)算格式中模擬人腦的物理結(jié)構(gòu)。通常智能診斷系統(tǒng)為各種現(xiàn)代理論結(jié)合起來(lái)，如將模糊集理論專家系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)形成 模糊專家系統(tǒng)，將小波用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以形成小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。這樣的結(jié)合可以充分利用各 自的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)斷，處理更復(fù)雜的故障診斷問(wèn)題，獲得更佳的診斷結(jié)果。根據(jù)該模型的特 點(diǎn)提出了

12、能夠克服傳統(tǒng)bp算法學(xué)習(xí)速度慢、容易陷入局部極小的新算法。改進(jìn)后的算法用于 滾動(dòng)軸承故障診斷，試驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可以右效縮短網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過(guò)程中滯留于局部極小 區(qū)域的時(shí)間，大大提高網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)速度。1 2滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)近兒年來(lái)，通信技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)的£速發(fā)展為滾動(dòng)軸承故 障診斷的發(fā)展提供了強(qiáng)大的支持。從目前的研究資料來(lái)看，滾動(dòng)軸承故障診斷的發(fā)展方向和 發(fā)展趨勢(shì)如下：1）混合故障診斷技術(shù)研究智能診斷技術(shù)是滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的一個(gè)重要的研究方向。將多種不同的科,能技術(shù) 結(jié)合起來(lái)的混合診斷系統(tǒng)，是智能故障診斷研究的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合方式主要有皋于規(guī)則

13、的專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，實(shí)例推理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng) 的結(jié)合等叭2）多信息量融合，多層次診斷集成集成知識(shí)府中的各種診斷知識(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種故障數(shù)據(jù)，按照不同的故障情況進(jìn) 行綜合分析、判斷，定位故障點(diǎn)。主要對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)所得到的信息進(jìn)行融合，然后結(jié)合層次診 斷模型，按照深淺結(jié)合的推理層次進(jìn)行診斷。它進(jìn)一步把狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的信號(hào)監(jiān)測(cè)處理集成到 診斷系統(tǒng)中，進(jìn)行在線數(shù)據(jù)處理與在線診斷推理，實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)診斷到實(shí)時(shí)診斷的轉(zhuǎn)變，也實(shí) 現(xiàn)信息診斷m律能診斷的統(tǒng)一。3）遠(yuǎn)程協(xié)作診斷皋于因特網(wǎng)的滾動(dòng)軸承故障遠(yuǎn)程協(xié)作診斷是將滾動(dòng)軸承診斷技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相 結(jié)合，川若千臺(tái)中心計(jì)算機(jī)作為服務(wù)

14、器，在企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備上建立狀態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采集設(shè)備狀 態(tài)數(shù)據(jù);在技術(shù)力量較強(qiáng)的科研院所建立分析診斷中心，為企業(yè)提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持和保障?？绲赜蜻h(yuǎn)程協(xié)作診斷的特點(diǎn)是測(cè)試數(shù)據(jù)、分析方法和診斷知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)共享，因此必須使傳統(tǒng) 診斷技術(shù)的核心部分（即信號(hào)采集、信號(hào)分析和診斷專家系統(tǒng)）能夠在網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程運(yùn)行。4）診斷與控制和結(jié)合根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的健康狀況決定設(shè)備運(yùn)行方式或策略，最終預(yù)知故障，從而防止故障的發(fā) 牛，是診斷技術(shù)的最高bl標(biāo)。它是把診斷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)一步結(jié)合，達(dá)到集監(jiān)測(cè)、診斷、 控制、管理于一身.它由單機(jī)診斷發(fā)展到分布式全系統(tǒng)診斷，信息量人，類型多，相應(yīng)的也 就需要多種數(shù)據(jù)處理和診斷推理方法的聯(lián)合總之，衣

15、今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步對(duì)診斷理論與 診斷方法加以研究，建立一套完整的故障診斷指導(dǎo)理論和方法體系，將診斷理論和診斷方法 能運(yùn)用到實(shí)際的牛成小，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)便攜式診斷和監(jiān)測(cè)工具的研究，致力于建立簡(jiǎn)單的故障 診斷平臺(tái)，建立更人性化的人機(jī)工作環(huán)境，提高診斷的效率，提高人們的設(shè)備管理意識(shí)，促 進(jìn)滾動(dòng)軸承及其它設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展（。1.3滾動(dòng)軸承診斷基礎(chǔ)1.3. 1滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障形式由于滾動(dòng)軸承的材料缺陷，加工或者裝配不當(dāng)，潤(rùn)滑不良，水分或者異物侵入，腐蝕以 及過(guò)載等原因都可能導(dǎo)致早期損壞ti1tl2即使在安裝、潤(rùn)滑和使用維護(hù)都正常的情況下， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，滾動(dòng)軸承也會(huì)出現(xiàn)疲勞剝落和磨損等

16、現(xiàn)彖影響機(jī)器的止常工作。概括 起來(lái)滾動(dòng)軸承的主要故障形式有：1）疲勞剝落滾動(dòng)軸承工作吋，滾道和滾動(dòng)體表而既承受載荷乂相對(duì)滾動(dòng)，由于交變載荷的作用，首 先在表而下一定深度處（最大剪應(yīng)力處）形成裂紋，繼而擴(kuò)展到接觸表層產(chǎn)生剝落坑，最后大 而積剝落，這種現(xiàn)象就叫做疲勞剝落。正常工作條件下，疲勞剝落是滾動(dòng)軸承故障的主耍原 因。習(xí)慣上所說(shuō)的軸承壽命就是指軸承的疲勞壽命。2）im員由于滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（包括滾動(dòng)和滑動(dòng)）和塵埃異物的侵入等都會(huì)引起表面磨 損，而當(dāng)潤(rùn)滑不良時(shí)更會(huì)加劇表面磨損。磨損的結(jié)果使?jié)L動(dòng)軸承游隙增人，表而粗糙度增加, 降低了滾動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，因而也降低了機(jī)器的整體運(yùn)動(dòng)精度，振動(dòng)及噪

17、蘆也隨z增大。 對(duì)丁精密機(jī)械中所川的滾動(dòng)軸承，往往就是因?yàn)槟p量限制了滾動(dòng)軸承的壽命。此外，還 有一種所謂的微振磨損。當(dāng)滾動(dòng)軸承本身不旋轉(zhuǎn)而受到振動(dòng)時(shí)，由于滾動(dòng)體和滾道接觸血 間微小的，往復(fù)的相對(duì)滑動(dòng)，因而導(dǎo)致微振磨損產(chǎn)生，其結(jié)果是在滾道上形成波紋狀的磨痕。3）觀性變形在工作負(fù)荷果重的情況下，滾動(dòng)軸承受到過(guò)大的沖擊載荷或者靜載荷，或者因?yàn)闊嶙?形引起額外的載荷，或者當(dāng)有高碩度的異物侵入時(shí)，都會(huì)在滾道表血形成凹痕或者劃痕。這 將使?jié)L動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)牛劇烈的振動(dòng)和噪聲。而且，一旦產(chǎn)牛上述凹痕，由此所引起的沖擊 載荷可能還會(huì)進(jìn)一步引起附近表面的剝落。4）腐蝕腐蝕也是滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障之一。當(dāng)水分宜接侵

18、入滾動(dòng)軸承時(shí)就會(huì)引起滾動(dòng)軸承腐 蝕，另一方面，當(dāng)滾動(dòng)軸承停止工作時(shí)，滾動(dòng)軸承溫度下降達(dá)到零點(diǎn)，空氣中的水分凝結(jié)成 水滴吸附在軸承的表而上也會(huì)引起腐蝕。此外當(dāng)滾動(dòng)軸承內(nèi)部有電流通過(guò)時(shí)，在滾道和滾動(dòng) 體z間的接觸點(diǎn)處，電流通過(guò)很薄的油膜引起火花，使表 血局部熔融，在表面上形成波紋 狀的凹凸不平。高精度的滾動(dòng)軸承往往由于表面腐蝕，喪失精度而不能繼續(xù)工作。5）斷裂當(dāng)載荷超過(guò)滾動(dòng)軸承或者滾動(dòng)體的強(qiáng)度極限吋會(huì)引起滾動(dòng)軸承零件的破裂。此外，由于 磨削加工、熱處理或者裝配時(shí)引起的殘余應(yīng)力、工作時(shí)的熱應(yīng)力過(guò)大等也都有可能造成滾動(dòng) 軸承零件的斷裂。6）膠合所謂膠合是指一個(gè)表面的金屬粘附到另一表面的現(xiàn)象。在潤(rùn)滑不良

19、，高速重載的情況下, 由于摩擦發(fā)熱，滾動(dòng)軸承零件可能在極短的吋間內(nèi)達(dá)到很高的溫度，從而導(dǎo)致表而損傷及損 壞。7）保持架損壞通常，山于裝配不當(dāng)或者使用不當(dāng)而引起的保持架發(fā)生變形，從而就可能增加保持架與 滾動(dòng)體之間的摩擦，甚至使某些滾動(dòng)體卡死而不能滾動(dòng)，或保持架與內(nèi)外滾道發(fā)生摩擦等均 可引發(fā)保持架損壞，這也使振動(dòng)、噪聲與發(fā)熱增加。1.3. 2滾動(dòng)軸承的診斷方法可川于對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障診斷的方法有很多，包括振動(dòng)信號(hào)分析法、聲發(fā)射法、油污 染分析法（磁性法，鐵譜法的光譜分析法）等，它們各有特點(diǎn)，其中以振動(dòng)信號(hào)分析法相對(duì)簡(jiǎn) 單，應(yīng)用最為廣泛冋。1）沖擊脈沖法（spm法）沖擊脈沖（spm, shock p

20、ulse method）法是一種川于提取滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中所產(chǎn)生的沖 擊能量的方法。當(dāng)滾動(dòng)軸承受到損傷后，如疲勞剝落、裂紋、磨損及表面劃傷等，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò) 程小就會(huì)產(chǎn)牛衰減性的振動(dòng)。這種振動(dòng)中沖擊的強(qiáng)弱反映了滾動(dòng)軸承在一定轉(zhuǎn)速下的故障大 小程度.沖擊脈沖法就是基于這個(gè)基本原理。首先將信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后利用傳感或者 諧振電路的諧振放人特點(diǎn)，提取沖擊能量或者折算成脈沖值.利川脈沖值（邯）可以確定滾動(dòng) 軸承的好壞情況。2）共振解調(diào)法（1fd法）共振解調(diào)法（idf, incipient failure detection）,這是美國(guó)波音公司發(fā)明的一項(xiàng)技術(shù). 共振解調(diào)法與沖擊脈沖法的共同特點(diǎn)是:利用傳感器

21、或者電路的諧振（共振），將故障沖擊法 引起的衰減振動(dòng)放大，因而大大提高了探測(cè)故障的靈敏度和可靠性。共振解調(diào)法述進(jìn)一步利 川解調(diào)技術(shù)將故障信息捉取岀來(lái)，通過(guò)對(duì)解調(diào)后的信號(hào)做頻譜分析，可以診斷岀故障發(fā)牛的 部位，如具體指出故障發(fā)生在滾動(dòng)軸承外圈、內(nèi)圈還是在滾動(dòng)體上，對(duì)于共振解調(diào)法在后面 將做詳細(xì)的介紹。3）特征參數(shù)判斷法利用一些具有特殊意義的系數(shù)或者因子即特征參數(shù)，來(lái)判斷滾動(dòng)軸承故障往往也是簡(jiǎn)單 有效的方法。如:（1）有效值和峰值判別法。有效值即均方根值，它反映了信號(hào)總體能量的人小。一般情 況卜，有效值對(duì)磨損這類滾動(dòng)軸承故障可以給出比較恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，而峰值則對(duì)疲勞剝落、劃 痕等-類有瞬變沖擊振動(dòng)的故

22、障比較有用。（2）峭度系數(shù)法。峭度系數(shù)是無(wú)量綱因子，其特點(diǎn)是對(duì)載荷及軸的轉(zhuǎn)速不敏感，可以發(fā) 現(xiàn)早期故障。1.4本課題的研究意義和內(nèi)容振動(dòng)法是滾動(dòng)軸承故障診斷最常用的方法，通過(guò)對(duì)采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理分析，提取 相應(yīng)的異常特征，進(jìn)行故障診斷分析。滾動(dòng)軸承故障診斷吋的特征參數(shù)分為有量綱和無(wú)量綱 兩種。有量綱特征參數(shù)，如均值、峰值、有效值等，這些特征參數(shù)雖然可以反映滾動(dòng)軸承的 故障特征，但是當(dāng)滾動(dòng)軸承的負(fù)載、轉(zhuǎn)速等外在條件發(fā)生變化時(shí)，這些特征參數(shù)隨著振動(dòng)的 變化而變化，容易對(duì)滾動(dòng)軸承故障產(chǎn)生誤判。無(wú)彊綱判別因子，如歪度、峭度、峰值因子、 波值因子，這些判別因子一般不受滾動(dòng)軸承的尺寸、負(fù)載、轉(zhuǎn)速變化的

23、影響，只取決于滾動(dòng) 軸承故障的類型和大小。但是這些判別因子各有局限性，某一個(gè)因子往往只對(duì)某種故障比較 敏感，而不能川于判別其他的故障，如峰值因子對(duì)滾動(dòng)軸承的局部剝落等故障非常的敏感, 但是對(duì)于滾動(dòng)軸承磨損z類的故障幾乎沒(méi)有識(shí)別能力。同時(shí)在實(shí)際的滾動(dòng)軸承故障診斷中， 故障信號(hào)中含有許多的千擾成分，為故障特征的提取增大困難，不容易找到一個(gè)最佳的特征 參數(shù)來(lái)進(jìn)行故障診斷.圖12為木文方法的診斷流程框圖。圖1.2本文方法診斷流程框圖木文的主要內(nèi)容如下：1）首先研究了滾動(dòng)軸承振動(dòng)的機(jī)理，建立的滾動(dòng)軸承診斷的典型故障理論模型，闡述 了滾動(dòng)軸承的基木參數(shù)和振動(dòng)信號(hào)的特征并介紹了滾動(dòng)軸承診斷常用的特征參數(shù)。通

24、過(guò)對(duì)滾 動(dòng)軸承振動(dòng)機(jī)理的研究，有助于了解滾動(dòng)軸承故障的本質(zhì)和特征。2）詳細(xì)介紹了本實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備儀器，并根據(jù)本研究建立了相應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)。3）在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上分別對(duì)滾動(dòng)軸承的常見(jiàn)故障:外圈損傷、內(nèi)圈損傷、滾動(dòng)體損傷進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)?zāi)M，并采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)采集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和綜合分析驗(yàn)證了本文提出 的方法。第2章 滾動(dòng)軸承振動(dòng)機(jī)理在木章給出了滾動(dòng)軸承的一些基本參數(shù)和滾動(dòng)軸承特征頻率的計(jì)算方法,建立了滾動(dòng)軸 承典型故障的理論振動(dòng)模型，分別說(shuō)明了滾動(dòng)軸承外圈損傷、內(nèi)圈損傷、滾動(dòng)體損傷時(shí)的振 動(dòng)信號(hào)波形的典型特征，給處了一些常用的滾動(dòng)軸承故障診斷用的特征參數(shù)。2.1滾動(dòng)軸承的基本參數(shù)2. 1. 1

25、滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)圖2.1標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承圖滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖2. 1所示，它由內(nèi)圈，外圈，滾動(dòng)體和保持架四部分組成。 滾動(dòng)軸承的幾何參數(shù)主要有：滾動(dòng)軸承節(jié)徑d、滾動(dòng)體直徑d、內(nèi)圈滾道半徑八、外圈滾道半徑廠“接觸角q、 滾動(dòng)體個(gè)數(shù)zo2. 1.2滾動(dòng)軸承的特征頻率為分析滾動(dòng)軸承各部分的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，先做如下假設(shè)：(1) 滾道與滾動(dòng)體之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)；(2) 承受徑向，軸向載荷時(shí)各部分無(wú)變形；(3)滾動(dòng)軸承外圈固定，內(nèi)圈(即軸)的旋轉(zhuǎn)頻率為f ;則滾動(dòng)軸承工作時(shí)各點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度如下：內(nèi)圈滾道上一點(diǎn)的速度為：/ = 2龍廠 j =兀 f(d -d cosa)(2-1)外圈滾道上一點(diǎn)的速度為:vo = &#

26、176;保持架上一點(diǎn)的速度為:(2-2)(23)由此可得保持架的旋轉(zhuǎn)頻率(即滾動(dòng)體的公轉(zhuǎn)頻率)為:2/rd2(1 -、i deos a j(2-4)從固定在保持架上的動(dòng)坐標(biāo)系來(lái)看，滾動(dòng)體與內(nèi)圈作無(wú)滑動(dòng)滾動(dòng),它的回轉(zhuǎn)頻率之比與旦成反比:2 flfbfsddeos a由此可得滾動(dòng)體口轉(zhuǎn)頻率(滾動(dòng)體通過(guò)內(nèi)滾道或外滾道的頻率)fb:fb =d 1 (dy 21 - cos a2d f d)j s 1-(2-5)同時(shí)考慮到滾動(dòng)軸承有z個(gè)滾動(dòng)體，則:(l)z個(gè)滾動(dòng)體與外圈滾道上某一固定點(diǎn)的接觸頻率于0為:(2-6)(2) z個(gè)滾動(dòng)體為內(nèi)圈滾道上某一固定點(diǎn)的接觸頻率/為:（3）z個(gè)滾動(dòng)體上某一固定點(diǎn)與外圈或

27、者內(nèi)圈滾道的接觸頻率于方為:(2-8)(2-9)分別為外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體的通過(guò)頻率當(dāng)“某一固定丿”是局部損傷點(diǎn)（如點(diǎn)蝕點(diǎn)、剝落點(diǎn)等）時(shí)，仁、九和九分別成為局部損傷點(diǎn)撞擊滾動(dòng)軸承元件的頻率此f > f和f 乂分別稱為外圈、內(nèi)圈和滾動(dòng)體的故障特征頻率. j 0 ji j b2. 1.3滾動(dòng)軸承的固有頻率滾動(dòng)軸承在運(yùn)行過(guò)程中，由于滾動(dòng)休與內(nèi)圈或外圈沖擊而產(chǎn)牛振動(dòng)，這時(shí)的振動(dòng)頻率為 滾動(dòng)軸承各部分的固冇頻率。固有振動(dòng)中，內(nèi)、外圈的振動(dòng)表現(xiàn)最明顯，滾動(dòng)軸承元件的固 有振動(dòng)頻率如下：1）軸承圈在自由狀態(tài)下的徑向彎曲振動(dòng)的固有頻率為:式中£ 一彈性模量，鋼材為210gpa;卜-套圈橫截面的慣

28、性矩血: y -密度，鋼材為786x10 bkg/mm3;a-套圈橫截面積，a =bh, mm2;q套圈橫截血中性軸直徑，mm; g-重力加速度，9=9800mm/s2o n 振動(dòng)階數(shù)（變形波數(shù)）,n=2t 3 對(duì)鋼材，將各常數(shù)代入式得2）鋼球振動(dòng)的固有頻率為：(2-10)f =0.212 空j bnry式中/? -鋼球半徑。(2-11)(2-12)(2-13)(2-11)(2-15)(6)極大值的平均值:(7)極大值的標(biāo)準(zhǔn)方差:pl工xppl(2-16)(2-17)2. 2滾動(dòng)軸承故障診斷常用參數(shù)特征參數(shù)被定義為在各個(gè)時(shí)間領(lǐng)域、頻率領(lǐng)域中的參數(shù)。在此z中，分為有量綱特征參 數(shù)和無(wú)量綱特征參數(shù)

29、。以前的故障診斷中主要被使川的是有量綱特征參數(shù)，現(xiàn)在，和有量綱 特征參數(shù)相比，更多的是使用了對(duì)運(yùn)作狀態(tài)的依賴小、診斷散亂少的無(wú)量綱診斷參數(shù)。在本 研究中，運(yùn)用吋間領(lǐng)域無(wú)量綱特征參數(shù)和頻率領(lǐng)域無(wú)量綱特征參數(shù)進(jìn)行研究。2. 2. 1時(shí)間領(lǐng)域有量綱特征參數(shù)在對(duì)滾動(dòng)軸承故障診斷和監(jiān)測(cè)中，迄今為止一直使川的是以振動(dòng)為主的特征參數(shù)。另外, 作為被使用的振動(dòng)的特征參數(shù)，以速度的實(shí)效值，變位的實(shí)效值等有量綱參數(shù)為主。在此, 在滾動(dòng)軸承診斷中常用的有量綱特征參數(shù)，用以下的公式表示，另外，沒(méi)有特別說(shuō)明的，耿 時(shí)間序列數(shù)據(jù)的絕對(duì)值。n(1) 絕對(duì)值總和：ex=x/f=l(2) 平均值：x二工x/n(3) 標(biāo)準(zhǔn)方差:

30、emi.x max tw人ill： ainax- xmax xmaxt/xmaxt 2 6 miym2xmaxr(5)最大平均值：x max= xmax g xmaxt/xmaxt 6 ex.(8)極小值的平均值:(2-18)/=!l在此 xx/x/xyx= in(9)極小值的標(biāo)準(zhǔn)方差:2. 2. 2時(shí)間領(lǐng)域的無(wú)量綱特征參數(shù)在此，在滾動(dòng)軸承診斷中常川的令量綱特征參數(shù)，川以下的公式表示。(1)波形率：sf=-x(2-20)歪度丿丄"lct3(2-21)悄度：0靠:収卜市(t4(2-22)y(4)波高率：c廠=亠竺(2-23)最大值比率：7?max=max-/v max(2-24)(6)

31、極人值的變動(dòng)率：y =基 /' 6.(2-25)(7)極小值的變動(dòng)率：v =2(2-26)(8)平方根的平均值：lf =dcy(2-27)yn v 2(9)自乘平均值：pr=jct(2-28)工n log( y 1 + 1)(10)對(duì)數(shù)平均數(shù)：lr _ j|yl/|(2-29)logq)2. 2. 3頻率領(lǐng)域的無(wú)量綱特征參數(shù)*s(c（1）平均特征頻率：p.,7工3）(2-30)（2）波形安定指數(shù)：p產(chǎn)(2-31)（3）變動(dòng)率：pa = =(2-32)n_工（/-7）5s（c3）歪度：p4- icpn(2-33)n_ 4工(/-7) *s(./；)(5)悄度：p5=m*n(234)n x

32、w-7）*s（/,.）（6）平方根比率：p（"jan(2-35)y,v / *5（/.）以上各式中：/=分辨指數(shù)和識(shí)別率悶mn_分辨指數(shù)：di=.或者2+ 6x2-x.jo?+6,(2-36)| di識(shí)別率：dr = -p 其中：p(= fexp a/2tt j< 2jdp(2-37)本章主要介紹了滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖3.1,對(duì)系統(tǒng)的機(jī)械平臺(tái)和采集系統(tǒng)作 了詳細(xì)的介紹，并且設(shè)計(jì)了滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)方案。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)機(jī)械裝置圖3. 1滾動(dòng)軸承故障診斷試驗(yàn)系統(tǒng)3. 1滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分:滾動(dòng)軸承故障實(shí)驗(yàn)機(jī)械平臺(tái)和數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)

33、。該平臺(tái)是由江蘇t鵬故障診斷令限公司研發(fā)的，該平臺(tái)得到了高金吉院士的認(rèn)可，在 國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)水平。該平臺(tái)可以模擬滾動(dòng)軸承，齒輪，軸系的各種故障，在此主要介紹一下 對(duì)于滾動(dòng)軸承故障的模擬。3. 1. 1滾動(dòng)軸承故障實(shí)驗(yàn)機(jī)械平臺(tái)圖3. 2旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障故障試驗(yàn)機(jī)械平臺(tái)對(duì)于滾動(dòng)軸承的故障模擬是在圖3.1所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試故障實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的, 該平臺(tái)是由江蘇千鵬故障診斷有限公司研發(fā)的，該平臺(tái)在國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)水平，該平臺(tái)可以模 擬滾動(dòng)軸承，齒輪，軸系的各種故障，在此主要介紹一下對(duì)于滾動(dòng)軸承故障的模擬。圖3.3 所示為旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的滾動(dòng)軸承故障實(shí)驗(yàn)部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。23451步帶輪2中間軸3中

34、間軸支撐4聯(lián)軸器5主軸支撐6軸承套7工作臺(tái)圖3.3滾動(dòng)軸承故障實(shí)驗(yàn)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖3.1.2設(shè)備的組成：由變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、軸承、齒輪箱、軸、偏重轉(zhuǎn)盤、調(diào)速器等組成。通過(guò)調(diào)節(jié)配重，調(diào)節(jié) 部分的安裝位置以及組件的有機(jī)組合快速模擬各種故障。系統(tǒng)的機(jī)械部分述包括被測(cè)部件 有：有缺陷的軸承（外圈缺陷、內(nèi)圈缺陷、滾珠缺陷）；有缺陷的齒輪（斷齒的齒輪、磨損 的齒輪）；旋轉(zhuǎn)圓盤的配車塊（在圓盤圓周邊緣每隔10度開(kāi)一螺孔，用丁固定和調(diào)平衡用的 配重塊）平臺(tái)+有缺陷的軸承+有缺陷的齒輪+旋轉(zhuǎn)圓盤的配重塊+專用配套工具3.1.3設(shè)備的主要參數(shù)：1）旋轉(zhuǎn)機(jī)械模擬裝置及各部分規(guī)格 馬達(dá)a）型式：交流變頻電機(jī)b）功率:0

35、.55kwc）馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)：最大轉(zhuǎn)數(shù)1450rpmd）電源：?jiǎn)蜗嘟涣鳎妷?20v,頻率50/60hze）速度控制：交流變頻控制器 制動(dòng)器a）型式：磁粉離合制動(dòng)器b）徑向加力器:c）最大轉(zhuǎn)矩：5n. m 齒輪箱a）齒倫：人齒倫 模數(shù)2齒數(shù)75材質(zhì)s45c （3只，其屮2只故障齒倫）小齒輪模數(shù)2齒數(shù)55材質(zhì)s45c （2只，其中1只故障齒輪）b）潤(rùn)滑：浸油式c）軸承：滾動(dòng)軸承 旋轉(zhuǎn)圓盤（產(chǎn)生失衡用圓盤）a）形狀： 200x10inmx2b）材質(zhì):鋁c）平衡塊的安裝：每10度一處（平衡塊6只）d）軸承：馬達(dá)側(cè)用滾珠軸承；提供檢測(cè)側(cè)用滾柱軸承n205 （4只，其中3只故障 軸承） 底座：a）機(jī)構(gòu)：可以用

36、改變中心角的方法調(diào)整支點(diǎn)和在±2。范圍調(diào)整角度（產(chǎn)生基準(zhǔn)錯(cuò)位川；有一只百分表調(diào)整刻度）b）全鋼抗震機(jī)座2）旋轉(zhuǎn)機(jī)械模擬裝置控制器馬達(dá)速度控制：a）控制方法：交流變頻器單相輸入三相輸出b）變速范圍：751450rpmc）儀表盤：主電路操作用按鈕開(kāi)關(guān)（即光顯式鈕開(kāi)關(guān)），其狀態(tài)用on, off表示。帶調(diào)整轉(zhuǎn)數(shù)的變頻調(diào)節(jié)器（有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)），帶 模擬轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)；制動(dòng)力矩電流調(diào)節(jié)器（有電源開(kāi)關(guān)）。d）速度波動(dòng)量：±2%以內(nèi)b）電源：?jiǎn)蜗嘟涣?20伏，允差±10%,頻率為50/60赫茲c）保護(hù)功能：防止主電源電壓過(guò)高、散熱片過(guò)熱、速度放大器飽和、控制電源異 常、電流過(guò)大。制動(dòng)力矩控制

37、:a）輸出電壓：最高直流024伏最低宜流012伏b）功率：100wc）電源：?jiǎn)蜗嘟涣?00/220伏，頻率50/60赫茲3.1.4實(shí)驗(yàn)平臺(tái)信號(hào)采集及故障診斷系統(tǒng) 1）說(shuō)明:木系統(tǒng)完成現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)信號(hào)的采集、基木的信號(hào)處理與常規(guī)診斷功能。有以下功能：信號(hào)采集、實(shí)時(shí)顯示、信號(hào)保存、時(shí)序列信號(hào)分析、頻域信號(hào)分析、軸承精密診斷用的各種參數(shù)計(jì)算功能、齒輪精密診斷用的各種參數(shù)讓算功能、軸承精密診斷功能、倒譜計(jì)算功能、壽命預(yù)測(cè)功能、靜平衡為動(dòng)平衡計(jì)算功能2）組成:rh傳感器（加速度4、激光轉(zhuǎn)數(shù)儀1）、電纜線、接線端子、信號(hào)條理器、釆集卡、采集軟件、故障診斷軟件組成。3）主要參數(shù)：傳感器（kd1001l）：電壓靈

38、敏度：10mv最人量程：500分辨率：0. 04使用頻率：0. 512k恒流電源：dc: 2ma 4ma/+15v+28v安裝方式：m5信號(hào)條理器：放大：xi , x10, x100恒流電壓源：dc: 2ma 4血/+15v+28v電壓輸入范圍：0 50vp頻響：100hz20khz （隔直）低通濾波轉(zhuǎn)折頻率：100hz、 200hz、 5001k、 1khz、 2khz、 5khz、 10khz、20khz 8檔衰減速率：-140db/oct電壓增益：1、10、100、1000 五檔測(cè)量誤差:<2%失真度：<1%噪蘆：<20uvrms供電電壓：ac 220v±10

39、%50hz工作環(huán)境工作溫度：-10°c +50°c工作濕度：<85%rh (無(wú)冷凝)過(guò)荷：>5vp釆集卡ada16-8/2 (lpct)：支持總線：標(biāo)準(zhǔn) pct； low profile pct功能：輸入,輸出輸入點(diǎn)數(shù)：4點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù)：4點(diǎn)雙向點(diǎn)數(shù)：響應(yīng)速度：200nsec(max.)操作電壓：5vdc-ttl內(nèi)部電源： 輸入回路：非隔離ttl電平輸入（正邏輯）輸出回路:非隔離ttl電平輸出（正邏輯）模擬量輸入輸出機(jī)能支持總線：標(biāo)準(zhǔn) pci； low profile pci功能：輸入，輸出輸入路數(shù)：?jiǎn)味诉B接8通道輸出路數(shù)：2通道精度：16位a/d變換：10 u s

40、ec/ch (max.)d/a變換：10 u sec (max.)采集軟件:信號(hào)采集、實(shí)時(shí)顯示、信號(hào)保存木實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖3. 4所示，振蕩信號(hào)通過(guò)傳感器（加速度傳感器）經(jīng)過(guò)恒流電 壓源（多通道電壓源）以后，信號(hào)采集儀會(huì)對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行調(diào)理濾波，最后通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀 的數(shù)據(jù)采集箱進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等待計(jì)算機(jī)采集軟件的處理和分析.圖3. 4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)3. 2實(shí)驗(yàn)方案3. 2. 1軸承的故障狀態(tài)木實(shí)驗(yàn)主要是針對(duì)滾動(dòng)軸承的三種典型故障進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)：外圈損傷，內(nèi)圈損傷，滾動(dòng) 體損傷。木實(shí)驗(yàn)分別對(duì)三個(gè)滾動(dòng)軸承的外圈，內(nèi)圈，滾動(dòng)體進(jìn)行人為破壞，用電火花加工在軸承的相應(yīng)部位進(jìn)行破壞。如下圖所示：圖3. 5外

41、圈破損圖3. 6內(nèi)圈破損圖3. 7滾珠破損3. 2. 2實(shí)驗(yàn)步驟1）女裝試驗(yàn)平臺(tái)，連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，校正系統(tǒng)本身不平衡，軸不對(duì)屮，軸彎曲，松動(dòng)等故障，減少各種振動(dòng)信號(hào)對(duì)滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的影響。2）女裝有不同故障的滾動(dòng)軸承，對(duì)滾動(dòng)軸承的三種典型故障進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：內(nèi)圈損傷，外 圈損傷，滾動(dòng)體損傷，并采集相應(yīng)振動(dòng)信號(hào)。3）對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障診斷識(shí)別。具體流程如下圖所示:圖3.8試驗(yàn)流程圖第4章實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程及數(shù)據(jù)的提取本章主要介紹試驗(yàn)完成的具體步驟和過(guò)程，詳細(xì)說(shuō)明信號(hào)的采集過(guò)程和特征參數(shù)的提取 過(guò)程。利用所得特征參數(shù)對(duì)軸承故障進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)前后比較可以看出軸承屬于哪種故障

42、的 可能性較大。本文定義n止常軸承，0為外圈損傷軸承，i為內(nèi)圈損傷軸承，e為滾動(dòng)體損 傷軸承。本文采用的數(shù)據(jù)分析和處理均是作者利用江蘇千鵬公司研發(fā)的軟件完成的。4.1裝拆軸承4.1.1實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備根據(jù)設(shè)備操作說(shuō)明書，再結(jié)合本人現(xiàn)令知識(shí)，下面僅把本人的操作過(guò)程敘述一下！開(kāi)始工作前要確認(rèn)以下事項(xiàng)，使其處于工作的初始狀態(tài)，制動(dòng)器的電源處于off狀態(tài), 再關(guān)閉粗調(diào)旋鈕，使部件套上護(hù)罩，底座調(diào)成0度位置，最后把螺母松的擰緊。4. 1. 2試機(jī)進(jìn)行如下檢查：1）各螺栓，螺釘松動(dòng)沒(méi)有？2）電機(jī)絕緣電阻是否合適？（電壓500v罩歐表，電阻大于20mq為正常）3）各部分布線有沒(méi)有錯(cuò)誤？4）作空載運(yùn)行，看旋轉(zhuǎn)方向

43、是否正確？5）作短時(shí)i'可12個(gè)小時(shí)運(yùn)行，檢查機(jī)械的振動(dòng)，噪音及溫升情況，如果右什么異常， 馬達(dá)進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)行，查找問(wèn)題是出在馬達(dá)側(cè)還是機(jī)械側(cè)？把原兇弄清楚。4. 1.3拆卸并安裝軸承關(guān)閉主電路電源，做如下步驟：1）把檢測(cè)端軸承座處的軸承外圈壓蓋螺栓松開(kāi)，拆下軸承外圈壓蓋。圖4.1拆下外圈壓蓋圖2）取出軸承外圈；把外圈蓋上的以個(gè)螺栓松開(kāi)，取出軸承外圈。圖4. 2取出軸承外圈圖3）把軸承內(nèi)圈壓蓋處的螺栓松開(kāi)，拆下壓蓋;4）把軸承的內(nèi)圈部分取h;圖4. 3取下內(nèi)圈后的圖5）換上有缺陷的軸承；6）把前面拆下的部件按順序裝上；7）接通主電路電源，把裝置開(kāi)動(dòng)起來(lái)。4. 2信號(hào)的采集過(guò)程4. 2.

44、1前期準(zhǔn)備1）先關(guān)閉電源，防止操作吋觸電。2）把傳感器和采集裝置連接好。3）取卜傳感器上的撥片，放在裝冇軸承的待測(cè)部位。圖4. 4傳感器的放置4）打開(kāi)電源，開(kāi)啟數(shù)據(jù)采集儀和電腦，進(jìn)入采集信號(hào)界血。圖4. 5數(shù)據(jù)采集儀本文模擬了軸承故障中的三種故障方式：外圈磨損，內(nèi)圈磨損，以及滾珠磨損，在這里作者以外圈磨損的采集過(guò)程為例，說(shuō)明要點(diǎn)，其他故障形式以此類推!4. 2. 2數(shù)據(jù)采集過(guò)程1）進(jìn)入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖4. 6采集系統(tǒng)界而創(chuàng)建測(cè)試目錄并選擇好測(cè)試點(diǎn)以便數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。2）述入采集畫而圖4. 7采集信號(hào)圖本文中所川到的數(shù)據(jù)采集儀有四個(gè)傳輸通道，本實(shí)驗(yàn)為了方便后期處理，只川了兩個(gè)通道。特此說(shuō)明！3）儲(chǔ)存測(cè)量

45、數(shù)據(jù)，為了后期處理做準(zhǔn)備。4）根據(jù)所側(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)軟件得出各種情況下時(shí)域波形進(jìn)入信號(hào)處理界而圖4.8信號(hào)處理界面圖調(diào)入已儲(chǔ)存好的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，得出時(shí)域波形圖圖4. 10外圈破損的時(shí)域波形圖圖4. 11內(nèi)圈破損的時(shí)域波形圖圖4. 12滾動(dòng)體破損的時(shí)域波形圖4. 3數(shù)據(jù)信號(hào)的處理過(guò)程前面我們已經(jīng)通過(guò)拆裝故障齒輪和測(cè)量信號(hào)得出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在我們可以通過(guò)江蘇千 鵬公司給出的數(shù)據(jù)處理軟件得出我們想要的十個(gè)特診參數(shù)，并且可以得到參數(shù)的dt值和dr 值，通過(guò)該值，可以體現(xiàn)該軟件的優(yōu)越性。并hd1和dr值越高，參數(shù)的診斷性就越強(qiáng)！為了方便各位老師閱讀，理解和把問(wèn)題說(shuō)清楚，在這里作者把操作過(guò)程敘述如卜：1）進(jìn)入軟件診

46、斷界面，選擇特征參數(shù)診斷2）選擇棊準(zhǔn)數(shù)據(jù)圖4. 13調(diào)入基準(zhǔn)數(shù)據(jù)圖基準(zhǔn)數(shù)據(jù)就是正常軸承測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，用它和非正常軸承測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得出dt, dr值戀輸入數(shù)據(jù)-一 用待征參數(shù)診斷圖4. 14基準(zhǔn)數(shù)據(jù)圖3）選擇點(diǎn)檢數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)存取-從致?lián)?kù)中讀取數(shù)據(jù) j root b ij公司ab lj工廠一 日口機(jī)組a e u 機(jī) ij i號(hào)測(cè)點(diǎn) 2號(hào)測(cè)點(diǎn) j 3號(hào)測(cè)點(diǎn) j 4號(hào)測(cè)點(diǎn) 也5號(hào)測(cè)點(diǎn) ij 6號(hào)測(cè)點(diǎn) 公司bymyuan 口工廠e j機(jī)組e .j機(jī)器測(cè)試點(diǎn)1一測(cè)試點(diǎn)2正常102008-5-7 14:17:0512008-5-7d '卜圈破損|2008-5-7 14:30:171|0 2008-

47、5-7q外圈破損2008-5-7 14:30:17碩近刁jbn破楨22008-5-7 14:30:4302008-5-7升as破損2004 a7 14:30:432008-5-7升圏破損2008-6-7 14:30:68°2008-5-7開(kāi)確2008-5-7 14:30:682008-5-7b外破測(cè)!2008-5-7 14:31:1802008-5-7q外圏破損|2008-5-7 14:31:18f1r顧8琴7目幵圈破預(yù)52008-5-7 14:31:34i2008-5-7q外圏2008-5-7 14:31:34|oi2008-5-7外圈破損62008-5-7 14:31:57020

48、08-5-7外圈破損62008-5-7 14:31:5712008-5-7外圏破損72008-5-7 14:32:1302008-5-7外圈破損72008-5-7 14:32:1312008-5-7外圈破損82008-5-7 14:32:3102008-5-7測(cè)點(diǎn)名稱測(cè)試方向參數(shù)1值1按住ct r 18t）sw多條記求【det settings|外 dwft5.datsa>plingfrequency4000外廚裱損5.ddtnfsourcedatalen4096pointst artdelete圖4. 15調(diào)入點(diǎn)檢數(shù)據(jù)圖點(diǎn)檢數(shù)據(jù)就是非正常軸承的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)-一用特征參數(shù)診斷圖久16

49、點(diǎn)檢數(shù)據(jù)圖4）基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和點(diǎn)檢數(shù)據(jù)調(diào)入好后，得出特征參數(shù)圖417特征參數(shù)界面圖到此，整個(gè)操作過(guò)程就結(jié)束了。很明顯di值越大，即dr的值也越大，特征參數(shù)的值就越好，因此di可以用來(lái)評(píng)估特征參數(shù)分辨的靈敏度。通過(guò)上述過(guò)程我們可以得出外圈損傷，內(nèi)圈損傷，滾動(dòng)體損傷的di, dr值。在這里我們川0代表外圈傷，i代表內(nèi)圈傷，e代表滾動(dòng)體傷。在此我們得出下表：表4.1征參數(shù)dt, dr值表0iedidrdidrdidrp10.05810.52320.77900.78200.99790.8408p20.00250.50100.96090.83170.76270.7772p30.35280.63790.0683

50、0.52720.61520.7308p40.40720.65810.01250.50500.46230.6781p50.64430.74030.03770.51501.42470.9229p60.25950.60240.74690.77242.87590.9980p70.30270.61890.70680.76022.12860.9834p80.14070.55591.50520.93392.05850.9802p90.03650.51460.20010.57930.05020.5200p100.06860.52730.23610.59330.21300.5844衣這里我們可以得出所有十個(gè)特征

51、參數(shù)的值。而在傳統(tǒng)方法中我們需要一個(gè)一個(gè)計(jì)算, 計(jì)算過(guò)程非常緩慢，而口容易出錯(cuò)，如果不好（di, dr值不夠高），還要重新計(jì)算，非常繁 瑣。在這里我們用該軟件可以快速得出！下血簡(jiǎn)單介紹一下傳統(tǒng)方法的特征參數(shù)提取過(guò)程。對(duì)于不同的狀態(tài)，能夠靈敏的識(shí)別故障狀態(tài)的特征參數(shù)是不同。因此，進(jìn)行滾動(dòng)軸承故 障狀態(tài)識(shí)別時(shí)，如何找到故佳的狀態(tài)識(shí)別特征參數(shù)，是非常關(guān)鍵和重耍的。傳統(tǒng)的特征參數(shù)提取方法的具體過(guò)程如f：1）測(cè)量正常和故障狀態(tài)下的信號(hào)；2）定義兒個(gè)特征參數(shù)；3）用信號(hào)計(jì)算這些特征參數(shù)的值；4）檢杳每個(gè)特征參數(shù)的靈領(lǐng)度，如果均不夠高，則回到（2）;5）用高靈敏度的特征參數(shù)進(jìn)行故障診斷。注：靈敏度川d1,d

52、r表示在這里我們可以一次性得出所有特征參數(shù)，從中選出最優(yōu)值。外圈損傷吋的dt是0.6443, dr是0. 7403,特征參數(shù)是p5。內(nèi)圈損傷時(shí)的di是1.5052, dr是0. 9339,特征參數(shù)是p8.滾動(dòng)體損傷時(shí)的dt是2. 8759, dr是0. 9980,特征參數(shù)是p6。從而節(jié)省了大量時(shí)i'可，使得診斷結(jié)果更加秸確！以下是我們木實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的最優(yōu)特征參數(shù)值：表4. 2分辨指數(shù)dt和識(shí)別率dr最大的特征參數(shù)狀態(tài)didr特征參數(shù)00. 64430. 7403p5i1.50520. 9339p8e2. 87590. 9980p6第5章結(jié)論本文通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷實(shí)驗(yàn)，模擬了三種故障形式（外圈破損，內(nèi)圈破損，滾動(dòng)體 破損），得出的十個(gè)特征參數(shù)。驗(yàn)證了本文提出方法用于滾動(dòng)軸承故障診斷的有效性和町行 性。本文的主要結(jié)論如下：1）對(duì)軸承故障基本類型的分析基礎(chǔ)上建立了軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。即人為給軸承造出 故障（內(nèi)圈傷、外圈傷、滾子傷），然后通過(guò)采集系統(tǒng)采集這些狀態(tài)下的信號(hào)波形進(jìn)行處 理。說(shuō)明了該實(shí)驗(yàn)方法的可行性。2）根據(jù)