隨著我國工業(yè)4.0的大步推進(jìn),工業(yè)生產(chǎn)與各種業(yè)務(wù)協(xié)同管理,機械結(jié)構(gòu)的整體將會更加復(fù)雜化。工業(yè)4.0的升級改造必須建立在自動化的機械結(jié)構(gòu)上,滾動軸承在機械結(jié)構(gòu)中有廣泛的應(yīng)用,針對滾動軸承故障檢測系統(tǒng)的研究,對于保障機械機構(gòu)安全以及降低其故障發(fā)生率有著至關(guān)重要的作用。以往使用的滾動軸承故障檢測方法,如時域分析、頻域分析以及共振解調(diào)分析都存在一定的局限性,無法精確檢測其是否發(fā)生故障以及故障發(fā)生的類型。針對上述問題,本文提出一種基于小波變換和HHT的滾動軸承故障檢測方法。具體研究內(nèi)容如下:首先,闡述滾動軸承的主要失效形式,以此為基礎(chǔ)分析滾動軸承的故障特征,進(jìn)而計算出其不同位置發(fā)生故障的頻率。同時,針對其故障診斷常用的分析方法進(jìn)行剖析和研究。其次,針對滾動軸承故障檢測系統(tǒng)的功能特點,設(shè)計基于FPGA的滾動軸承振動信號采集系統(tǒng),使其滿足較快的采集速度、數(shù)據(jù)存儲以及多通道數(shù)據(jù)采集等要求。著重針對A/D轉(zhuǎn)換模塊、SDRAM存儲控制模塊以及以太網(wǎng)接口模塊的硬件和軟件部分進(jìn)行設(shè)計分析。再次,滾動軸承故障振動信號屬于一種非平穩(wěn)信號,其包含豐富的故障信息。采用小波變換的方法,實現(xiàn)滾動軸承故障特征的提取,分析傳... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

滾動軸承剖面圖

其 Δf 的表達(dá)式為：1 1s sΔf = f / N = / NT = / T(2-15)其中，sf 表示采樣頻率，sT 表示采樣周期， N 表示采樣點數(shù)。當(dāng)采樣頻率為固定值時，采樣的點數(shù)越多，分辨能力越好。采樣參數(shù)選取原則：(1) 設(shè)被采集的信號最高頻率cf ，為了不會產(chǎn)生混疊現(xiàn)象，則采樣頻率不能小于 2s cf ≥ f。(2) 根據(jù)系統(tǒng)需求，確定頻率分辨率 Δf 后，采樣點數(shù)即為sN = f / Δf 。在對功率譜進(jìn)行分析時，能夠利用人工來識別軸承的故障特征。但故障診斷仍要以具體數(shù)據(jù)作為依據(jù)，因此還需要構(gòu)建一種診斷參數(shù)，方便計算機對數(shù)據(jù)的處理和診斷。2.3.3 振動信號的共振解調(diào)分析共振解調(diào)分析法對于診斷滾動軸承早期故障有一定的效果，通過對信號的共振處理，再利用帶通濾波分離出發(fā)生故障的特征信號，進(jìn)而將信噪比提高，方便提取軸承故障特征值[26-27]。

本設(shè)計主要實現(xiàn)針對滾動軸承高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動信號的進(jìn)行采集，根據(jù)系統(tǒng)特點，該采集系統(tǒng)要圍繞下述目標(biāo)進(jìn)行實現(xiàn)：采集速度方面：在某些電機上使用的滾動軸承，其運行速率可達(dá)到3000r/min ，而在一些工業(yè)級設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)速度會達(dá)到更高[28]。因此，振動信號采集系統(tǒng)要具備較高的采集速率。通道配置方面：針對滾動軸承多零件組成的特性，需要將傳感器安裝在軸承的不同位置上，因此，采集器需要進(jìn)行多通道采集。數(shù)據(jù)傳輸方面：將A/D轉(zhuǎn)換過后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，同時利用以太網(wǎng)傳輸至 PC 端，進(jìn)而實現(xiàn)對滾動軸承的故障檢測。以上述滾動軸承振動信號采集系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標(biāo)為設(shè)計基礎(chǔ)，其主要模塊包括振動信號調(diào)理模塊、 A/D 模塊、 FPGA 數(shù)據(jù)處理模塊、 SDRAM 模塊、以太網(wǎng)模塊以及電源模塊等。利用FPGA 模塊作為主控制芯片，發(fā)送采樣命令進(jìn)行采樣，同時，采集到的振動信號經(jīng)過振動信號調(diào)理電路進(jìn)行處理后送至A/D模塊，A/D模塊對處理后的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后，將采集的數(shù)據(jù)存儲至 SDRAM 并利用以太網(wǎng)將其傳輸?shù)缴衔粰C，振動信號采集系統(tǒng)總體方案如圖 3-1 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于FPGA的多通道同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[D]. 宋亮.遼寧科技大學(xué) 2016
[3]基于振動信號的滾動軸承故障特征提取研究[D]. 孫美巖.東北石油大學(xué) 2015
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[6]滾動軸承振動信號處理與故障辨識方法研究[D]. 徐繼剛.蘭州理工大學(xué) 2012
[7]滾動軸承在線監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 宋曉美.華北電力大學(xué) 2012
[8]滾動軸承故障診斷的多參數(shù)融合特征提取方法研究[D]. 李少軍.北京交通大學(xué) 2011



本文編號：3420913