本文關(guān)鍵詞：基于多信號(hào)融合的電主軸故障預(yù)警方法及系統(tǒng)研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 電主軸 故障預(yù)警 多信號(hào) 融合 LabVIEW

【摘要】：電主軸作為中高檔數(shù)控機(jī)床的核心部件之一,其工作狀態(tài)影響著機(jī)床的可靠性,進(jìn)而影響機(jī)床所在生產(chǎn)線的開動(dòng)率及可用性。研究電主軸故障預(yù)警方法及故障預(yù)警系統(tǒng),對(duì)提高電主軸及機(jī)床可靠性、創(chuàng)新維修策略、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件及整機(jī)的智能化具有較高的理論及應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障預(yù)警方法針對(duì)單一零件提取其單一信號(hào)的特征量以預(yù)測(cè)零件未來的退化規(guī)律及剩余壽命,而針對(duì)各系統(tǒng)緊密聯(lián)系且相互影響的復(fù)雜機(jī)電液耦合系統(tǒng)——電主軸而言,單一信號(hào)并不能全面、準(zhǔn)確地反映其故障狀態(tài),多信號(hào)融合的預(yù)警方法及預(yù)警系統(tǒng)的研究具有更高的理論及實(shí)用價(jià)值。本文結(jié)合當(dāng)前電主軸行業(yè)需求、研究熱點(diǎn)及難點(diǎn)問題,在了解電主軸結(jié)構(gòu)、工作原理、常見故障的故障形式、故障原因、主要及次要特征信號(hào)及特征量的基礎(chǔ)上,利用集成的思路提出了一套完整的基于多信號(hào)融合的電主軸故障預(yù)警方法,使電主軸故障預(yù)警算法更為全面;本文將故障預(yù)警方法采用Lab VIEW及MATLAB混合編程的方法形成故障預(yù)警軟件系統(tǒng),并與相關(guān)的硬件系統(tǒng)相結(jié)合形成了一套完整的電主軸故障預(yù)警系統(tǒng);進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文研究的故障預(yù)警方法及系統(tǒng)的有效性。本文主要研究內(nèi)容如下:1.電主軸故障分析。通過分析電主軸的結(jié)構(gòu)、工作原理及各子系統(tǒng)間關(guān)系,闡明了電主軸是一個(gè)各系統(tǒng)緊密聯(lián)系的機(jī)電液復(fù)合系統(tǒng);通過詳細(xì)分析電主軸機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)常見故障的故障形式、故障原因及故障的主要與次要特征信號(hào),確定電主軸大部分故障的主要特征信號(hào)或次要特征信號(hào)均為振動(dòng)信號(hào)或電流信號(hào),即電主軸大部分故障的發(fā)生及演變均可根據(jù)振動(dòng)及電流信號(hào)的變化所體現(xiàn)。2.電主軸故障預(yù)警方法研究。通過對(duì)特征量提取、信號(hào)分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)及剩余壽命評(píng)估算法的具體原理、各個(gè)算法優(yōu)缺點(diǎn)的研究提出了基于多信號(hào)融合的電主軸故障預(yù)警方法,該方法在小波包分解與重構(gòu)(WPD)實(shí)現(xiàn)降噪的基礎(chǔ)上采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)提取故障特征量,提出基于自組織映射(SOM)與核主成分分析(KPCA)的多信號(hào)融合方法實(shí)現(xiàn)特征量分析,應(yīng)用高斯過程回歸(GPR)實(shí)現(xiàn)健康趨勢(shì)預(yù)測(cè)及剩余壽命評(píng)估,保證電主軸故障預(yù)警算法的準(zhǔn)確度及完整性。3.電主軸故障預(yù)警系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。制定了電主軸故障預(yù)警系統(tǒng)的總體方案,包括硬件系統(tǒng)方案、軟件系統(tǒng)方案。在硬件系統(tǒng)方面,簡要說明了選用的加載系統(tǒng)、PXI高速同步采集系統(tǒng)及各傳感器的性能參數(shù)、工作原理及優(yōu)缺點(diǎn);在軟件系統(tǒng)方面,簡要介紹了Lab VIEW、MATLAB及其工具包,最終確定采用Lab VIEW及MATLAB混合編程的方法搭建故障預(yù)警軟件系統(tǒng)。4.電主軸故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)分析。開發(fā)了一套電主軸故障預(yù)警系統(tǒng),對(duì)核心的軟件系統(tǒng)的整體框架、后臺(tái)程序框圖、操作流程進(jìn)行了說明,并按照模塊詳細(xì)介紹其工作原理、結(jié)構(gòu)、功能及程序代碼。開展了電主軸轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)子碰擦及定子匝間短路三個(gè)典型故障實(shí)驗(yàn),通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文提出的基于多信號(hào)故障預(yù)警方法及系統(tǒng)的有效性。通過本文的研究,提出的電主軸故障預(yù)警方法較為全面,研制的電主軸故障預(yù)警系統(tǒng)有一定的實(shí)用性,為電主軸及機(jī)床改進(jìn)維修策略,創(chuàng)新維修模式,實(shí)現(xiàn)智能化故障預(yù)警與診斷提供了技術(shù)支持,具有一定的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:This paper presents a complete set of fault early - warning system based on multi - signal fusion by analyzing the structure , working principle , fault form , fault cause , main and secondary characteristic signal and characteristic quantity of electric spindle . This paper describes the design and experimental analysis of fault early warning system based on LabVIEW and MATLAB . A set of electric spindle fault early warning system is developed , the whole frame , the background program block diagram and the program code of electric spindle fault early warning system are introduced , and its working principle , structure , function and program code are described in detail .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG659

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周延yP,李中行;電主軸技術(shù)講座 第五講 電主軸的支持技術(shù)和裝置[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2003年11期

2 積水;漢川公司電主軸研發(fā)取得新突破[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2003年12期

3 周延yP,李中行;電主軸技術(shù)講座 第六講 電主軸的選用[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2003年12期

4 虞付進(jìn);電主軸技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)電工程;2003年06期

5 閆紅衛(wèi) ,徐同申;國內(nèi)電主軸的起源與發(fā)展[J];機(jī)械工人.冷加工;2005年11期

6 張興軍;楊淑啟;韓龍義;;高速精密電主軸的研制[J];機(jī)電工程技術(shù);2006年06期

7 董海平;楊明平;朱火美;李偉光;;電主軸產(chǎn)業(yè)化探討[J];中國制造業(yè)信息化;2009年11期

8 劉永坤;史康云;;電主軸的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展方向探析[J];機(jī)電信息;2011年30期

9 秦少軍;基于多影響因子的電主軸可靠性分析[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2001年06期

10 黃紅武,熊萬里,陸名彰,盛曉敏,吳耀,宓海青;高速大功率精密電主軸中的關(guān)鍵技術(shù)[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張珂;吳玉厚;張麗秀;潘振寧;;陶瓷電主軸單元的振動(dòng)特性研究[A];第八屆全國振動(dòng)理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集摘要[C];2003年

2 熊萬里;;高速精密永磁同步電主軸的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

3 孫智慧;肖乃寬;;高速加工之我見[A];陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)九屆二次理事擴(kuò)大會(huì)議論文集[C];2010年

4 蔣書運(yùn);;高速機(jī)床電主軸摩擦學(xué)問題的研究[A];第八屆全國摩擦學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

5 袁劍雄;王知行;李建生;徐秀敏;;并聯(lián)機(jī)床電主軸干涉計(jì)算[A];第十二屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

6 陳世鈺;;高速加工的利器—高剛性大功率氣靜壓電主軸[A];廣州市老工程師協(xié)會(huì)論文集（第四輯）[C];2008年

7 陳潤霖;許吉敏;奚延輝;袁小陽;;高速超精密電主軸系統(tǒng)可靠性及精度穩(wěn)定性研究[A];第11屆全國轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)（ROTDYN2014）論文集（下冊(cè)）[C];2014年

8 吳國慶;張鋼;張建生;王春蘭;吳名貴;汪希平;;磁懸浮銑削電主軸控制系統(tǒng)研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

9 孫智慧;肖乃寬;;高速加工之我見[A];陜西第二屆數(shù)控機(jī)床及自動(dòng)化技術(shù)專家論壇論文集[C];2011年

10 楊新洲;張鋼;吳劍鋒;汪希平;;磁懸浮支承銑削電主軸的動(dòng)力學(xué)性能仿真分析[A];2003大型發(fā)電機(jī)組振動(dòng)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 葉軍;國產(chǎn)化率低 電主軸成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展之痛[N];中國工業(yè)報(bào);2007年

2 本報(bào)記者 葉軍;電主軸：制約我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的軟肋[N];中國工業(yè)報(bào);2006年

3 見習(xí)記者 嚴(yán)曼青;電主軸國產(chǎn)化低 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展之痛[N];機(jī)電商報(bào);2005年

4 本報(bào)記者 徐雯雯;金雷：創(chuàng)新鑄就的硬品牌[N];萊蕪日?qǐng)?bào);2011年

5 記者 張�！⊥ㄓ崋T 崔珠峰;“通�！惫タ�5個(gè)世界性難題[N];德州日?qǐng)?bào);2010年

6 本報(bào)記者 司濤　趙彬彬;通裕重工今招股 創(chuàng)新成就風(fēng)電裝備龍頭[N];證券日?qǐng)?bào);2011年

7 協(xié)會(huì);國內(nèi)數(shù)控機(jī)床用電主軸市場(chǎng)擴(kuò)容[N];中國電力報(bào);2004年

8 郭寶泉;讓科研成果產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益[N];沈陽日?qǐng)?bào);2006年

9 葉軍;投資4000萬 洛陽軸研為機(jī)床造“心臟”[N];中國工業(yè)報(bào);2003年

10 證券時(shí)報(bào)記者 盧青　賈小兵;通裕重工今日申購 適時(shí)實(shí)施股權(quán)激勵(lì)[N];證券時(shí)報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 張麗秀;電主軸單元電磁特性及控制策略改善研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 陳超;高速電主軸動(dòng)態(tài)加載可靠性試驗(yàn)及其故障診斷研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 徐春冬;空氣軸承電主軸動(dòng)力學(xué)特性分析[D];東南大學(xué);2015年

4 高思煜;超高轉(zhuǎn)速空氣靜壓電主軸特性分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 劉騰;電主軸單元熱誤差建模與主動(dòng)控制方法[D];天津大學(xué);2015年

6 李頌華;高速陶瓷電主軸的設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

7 劉繼行;小型車床內(nèi)裝式電主軸間歇?jiǎng)討B(tài)熱特性研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

8 馬丙輝;基于熱管傳熱的液體靜壓電主軸熱態(tài)性能及相關(guān)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王麗艷;陶瓷電主軸電磁力及損耗分析[D];沈陽建筑大學(xué);2012年

2 馬帥;基于Fluent的電主軸熱態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 時(shí)玉冰;內(nèi)置式電主軸動(dòng)態(tài)及熱—結(jié)構(gòu)耦合特性的研究[D];河北工程大學(xué);2015年

4 張政;高速電主軸熱特性分析及試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 閻銘;電主軸電磁振動(dòng)與損耗關(guān)系實(shí)驗(yàn)與仿真分析[D];沈陽建筑大學(xué);2014年

6 王鵬;高速磨削電主軸熱—結(jié)構(gòu)耦合分析[D];太原理工大學(xué);2016年

7 劉杰;基于目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的電主軸結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D];東華大學(xué);2013年

8 王松;基于電主軸可靠性試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中研究[D];吉林大學(xué);2016年

9 朱光;基于對(duì)拖加載的電主軸可靠性試驗(yàn)臺(tái)研制[D];吉林大學(xué);2016年

10 李麗麗;ADGM高速電主軸關(guān)鍵技術(shù)研究[D];河南理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1358744