旋轉(zhuǎn)設(shè)備是石油石化、輕工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛的大型重要設(shè)備。約有30%的旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障是由于滾動(dòng)軸承的損壞造成的。應(yīng)用最普遍的振動(dòng)檢測(cè)方法是基于滾動(dòng)體與軸承滾道損傷處相接觸產(chǎn)生高轉(zhuǎn)速?zèng)_擊和異常聲響來(lái)判斷的,但低轉(zhuǎn)速軸承滾動(dòng)體轉(zhuǎn)速很低,沖擊水平也很低,利用振動(dòng)法對(duì)低速滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行識(shí)別極為困難。利用聲發(fā)射技術(shù)分析滾動(dòng)軸承故障,拾取軸承轉(zhuǎn)動(dòng)中的聲發(fā)射信號(hào)并進(jìn)行處理,可有效地識(shí)別低速滾動(dòng)軸承的斷裂和疲勞損傷故障。與傳統(tǒng)軸承共振解調(diào)診斷的振動(dòng)方法比較,用聲發(fā)射法進(jìn)行故障診斷能預(yù)報(bào)軸承早期故障,特征頻率和特征信號(hào)明顯,優(yōu)勢(shì)凸顯。 傳統(tǒng)的接觸式聲發(fā)射檢測(cè)方式保持了傳感器與軸承外表面的充分耦合,把聲波衰減降為最小,傳感器不僅接收到了軸承的有效狀態(tài)信息,又不可避免地接收到了非檢測(cè)部件的干擾信息。在某些特定的情況下,如貨車(chē)軌邊滾動(dòng)軸承故障診斷時(shí),軸承除旋轉(zhuǎn)外與傳感器之間有相對(duì)直線運(yùn)動(dòng),不能將傳感器直接貼在軸承或軸承座表面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用非接觸聲發(fā)射診斷技術(shù)可以解決上述問(wèn)題。為避免引入一些額外的混響及鄰近的機(jī)械設(shè)備的噪聲,降低信噪比,診斷只能在近聲場(chǎng)測(cè)量。 本文在對(duì)滾動(dòng)軸承聲發(fā)射波產(chǎn)生機(jī)理及傳播理論研究的基礎(chǔ)上,在實(shí)驗(yàn)室條件下,對(duì)不同故障模式滾動(dòng)軸承進(jìn)行非接觸聲發(fā)射檢測(cè),結(jié)合滾動(dòng)軸承噪聲信號(hào)特點(diǎn)將測(cè)得AE信號(hào)進(jìn)行小波降噪處理,進(jìn)一步利用小波分析,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),EMD等現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行軸承信號(hào)特征分析,綜合判斷滾動(dòng)軸承的故障特征。 滾動(dòng)軸承的磨損故障及表面損傷類(lèi)故障的形成和擴(kuò)展過(guò)程,故障部位與其軸承構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相互摩擦和碰撞,均會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。傳感器接收到的有效信息主要來(lái)自聲發(fā)射波經(jīng)過(guò)軸承和空氣中不同程度衰減和模式變化后的表面波。小波分析有效剔出了各類(lèi)噪聲,識(shí)別出滾動(dòng)軸承特征頻帶。小波包提供了一種更能細(xì)化特征頻譜的信號(hào)處理方法,對(duì)滾動(dòng)軸承聲發(fā)射信號(hào)利用小波包降噪和分析起到了很好的效果。然而,小波與小波包僅僅給出了軸承的聲學(xué)信號(hào)特征頻帶,不足以對(duì)滾動(dòng)軸承各種故障模式進(jìn)行歸類(lèi)識(shí)別。利用小波包對(duì)信號(hào)進(jìn)行特征提取后借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別技術(shù)大大提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和有效性。 此外,EMD方法自適應(yīng)地提取出了原信號(hào)局部特征信息,與之相適應(yīng)的Hilbert變換在信號(hào)分解,瞬時(shí)參數(shù)求取,刻畫(huà)時(shí)頻特征方面做了很大突破,對(duì)小波降噪信號(hào)進(jìn)一步利用EMD分解,對(duì)有效分解模量作出Hibert邊際譜準(zhǔn)確刻畫(huà)了軸承聲信號(hào)特征頻率,很好地達(dá)到了故障診斷的目的。
【學(xué)位單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類(lèi)】：TH133.33
【部分圖文】：

聲波傳播途徑引起的聲信號(hào)畸變和衰有比較簡(jiǎn)單的寬帶、階躍性特征，但在材料，其波形發(fā)生很大的畸變。這一點(diǎn)無(wú)疑給聲 技術(shù)監(jiān)測(cè)的對(duì)象絕大多數(shù)是固體，而固體中板波和表面波等。這些波的傳播速度各不相聲波除直達(dá)波外還可以經(jīng)多種路徑到達(dá)傳感徑到達(dá)傳感器聲波的迭加（混響效應(yīng)），這，傳感器本身還有所謂“振鈴”效應(yīng)（傳感許多情況下，如何從這樣一個(gè)比較復(fù)雜的信頻率/Hz圖 1.2 空氣吸聲系數(shù)與聲波頻率的關(guān)系Fig.1.2 The relationship between air absorptioncoefficient and frequency

B6.9mm，軸承節(jié)徑 Dm=115.8mm，接觸角α =14.6°，滾動(dòng)體個(gè)數(shù) z=19。分以及滾動(dòng)體上制作一個(gè)長(zhǎng)度為 36mm、深度為 1mm、寬度為 1.5mm 長(zhǎng)條見(jiàn)實(shí)物圖 2-6 所示。PAC公司生產(chǎn)的PCI-8聲發(fā)射信號(hào)處理卡和工業(yè)計(jì)算機(jī)組成滾動(dòng)軸承聲發(fā)聲發(fā)射數(shù)據(jù)與 PC 機(jī)極高的傳輸速度、可控制的多個(gè)濾波段，保證了所有及波形數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及傳輸，能滿(mǎn)足高水平聲發(fā)射應(yīng)用的要求。聲發(fā)射檢測(cè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它將接收到的聲發(fā)射信號(hào)以電信號(hào)的形式輸數(shù)材料研究和構(gòu)件的非破壞性檢測(cè)，一般采用單端諧振式聲發(fā)射傳感器，位于 50kHz～300kHz 內(nèi)，典型應(yīng)用為 150kHz，響應(yīng)頻帶窄，波形畸變大，作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，適于大量常規(guī)檢測(cè)[49]。結(jié)合滾動(dòng)軸承聲發(fā)射頻率范驗(yàn)選用美國(guó) PAC 公司生產(chǎn)的 WD 寬帶傳感器，其特點(diǎn)為阻尼小、在諧振靈敏度，其尺寸為 18×17mm，重量為 20g，工作溫度為-65～177℃。配置圖 2-6 缺陷實(shí)物圖Fig.2-6 The fig of the physical defects

n=90r/min n=120r/min n=160r/min n=200r/min n=240r/min滾子 3 4 3 3 31 圈外圈 8 8 8 8 8滾子 17 18 17 17 165 圈外圈 41 41 41 41 40滾子 36 35 34 33 3310 圈外圈 81 82 82 82 80以軸承轉(zhuǎn)速為90r/min，傳感器與軸承間距s=200mm時(shí)檢測(cè)信號(hào)為例，應(yīng)用美國(guó)PAC公司 SAMOS 系統(tǒng)分別生成滾子和外圈在各轉(zhuǎn)速下的撞擊數(shù)圖形，如圖 2.11 和圖 2.12所示，圖 a、b、c 代表軸承運(yùn)轉(zhuǎn) 1、5、10 圈時(shí)間內(nèi)撞擊數(shù)關(guān)聯(lián)圖。通過(guò)時(shí)間與總撞擊數(shù)二者之間的關(guān)聯(lián)圖可以看出：滾子故障軸承轉(zhuǎn) 1 圈和轉(zhuǎn) 5 圈的實(shí)際撞擊數(shù)與理論撞擊數(shù)完全相符，轉(zhuǎn) 10 圈的實(shí)際撞擊數(shù)為 37，比理論撞擊數(shù)多 1 個(gè)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中不可避免地引入了噪聲信號(hào)。而外圈故障軸承轉(zhuǎn) 1 圈的撞擊數(shù)與理論撞擊數(shù)都是 8 個(gè)，轉(zhuǎn) 5 圈和10 圈的實(shí)際撞擊數(shù)均少于理論撞擊數(shù)，轉(zhuǎn) 5 圈實(shí)際撞擊數(shù) 39，比理論數(shù)少 2，轉(zhuǎn) 10 圈實(shí)際撞擊數(shù) 76，比理論數(shù)少 5，可見(jiàn)軸承轉(zhuǎn)數(shù)增加所測(cè)到的撞擊數(shù)存在誤差，但都在可接受范圍之內(nèi)。
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李捷;張德強(qiáng);王淑英;肖湘;;應(yīng)用小波包和Hilbert分析的軸承故障特征提取方法[J];現(xiàn)代制造工程;2012年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊志軍;鐵磁性平板腐蝕缺陷多通道漏磁信號(hào)的反演與重構(gòu)[D];東北石油大學(xué);2011年

2 吳曉;基于聲傳感器陣列的油氣管道內(nèi)檢測(cè)器地面標(biāo)記跟蹤技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 楊柳;楊樹(shù)水脅迫聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年

2 蘇憲章;滾動(dòng)軸承故障非接觸多傳感器聲信號(hào)融合及診斷技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2878310