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应用共振解调技术检测机车走行部滚动轴承的LabVIEW实现

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术 应用共振解调技术检测机车走行部 滚动轴承的LabVIEW实现 王建生’ 井雷雷 刘亚明。 1.大连保税区兴业达科技有限公司辽宁大连116600 2.大连海洋大学3.东北农业大学黑龙江哈尔滨1 50030 辽宁大连116023 【摘要l本论文对实现轴承状态监测和故障诊断方法的研究:对机 判断、求出所有的IM 车走行部滚动轴承的振动信号的主要分析方法进行了说明;介绍了机车走 2.5故障特征频率模块。为了方便用户进行故障诊断,本系统设置 行部滚动轴承的故障类型并开发了一套以labv[ew为开发平台,基于共振解调 了故障特征频率模块,省去了用户手动计算的麻烦,能够快速得出故障 技术的故障信号分析处理技术的故障诊断系统,能够准确判断滚动轴承的 特征频率。故障特征频率计算模块还采用了属性节点,选定轴承类型以 故障及其发生的位置。本文的研究内容主要包括振动信号的采集、信号分 后,接触角就已经固定,不能进行修改,可以避免误操作。 析与处理、故障诊断三个内容。 3.系统测试实验 【关键词】滚动轴承;共振解调;故障诊断;labview 本系统的软件调试基本完成,但是它的实际运行情况和诊断故障 的能力还有待验证,因此我们按照规范的步骤对系统进行了测试。 机车长时间运行在恶劣的环境中,走行部载重轴承的滚动工作面会 3.1测试实验系统组成。我们采用试验台提供的振动信号来进行测 出现裂纹、凹痕、碰伤、剥离、电蚀、锈蚀,甚至出现破碎和缺损等故障, 试,本次测试实验的测试对象选用转子振动试验台,传感器采用IEPE 从而引起机械的剧烈振动和频繁冲击。这些轴承故障的扩大,可能造成 压电式加速度传感器,数据采集与信号调理模块采用cDAQ9172机箱和 机车破损事故,严重危及行车安全。为此,根据滚动轴承的运行规律及其 NI9233J/[I速度模块,并结合笔记本电脑,组成一套完整的信号采集与信 振动机理分析故障产生的根源,找出轴承故障诊断的方法,对机车走行 号分析系统。 部的轴承实行状态监测,确保机车安全可靠运行意义重大。在振动信号 3.2实验过程与结论。转子振动试验台能够提供振动信号,测试系 的诊断方法中,信号处理技术是诊断的关键。诊断设备的流程可以分为 统共安装2个加速度传感器,利用磁铁吸合在振动台上,分别测量水平 数据采集、信号处理和故障诊断三个阶段。在了解研究对象故障特点的 和垂直两个方向的加速度信号。经过传感器采集的加速度传感器信号与 基础上,设计系统的整体方案。 NI9233模块的a2和a3通道相连。经过分析,我们可以得出该振动信号包 1.机车滚动轴承故障监测和诊断系统基本思路 当滚动轴承出现不同类型和部位的故障时,采用振动分析法,在频 谱分析中可以看出其振动频率的结构组成不同点,通过监测滚动轴承 振动时域信号可以达到实时监测得目的,通过振动信号的频谱图的分 析可以诊断出故障的部位,最终达到在线监测和故障诊断的目的。 本系统的基本思路为:利用传感器采集轴承的振动信号,把真实的 振动信号转换成电信号,由于传感器输出的电信号通常很微弱,并伴有 含的主要频率为100Hz ̄lll000Hz,虽然可能结果不够精确,但是还是能 大致判断信号的频率范围,能够实现信号的分析,诊断轴承故障。 4.结论和展望 4.1结论。(1)研究分析了轴承的故障机理和常见轴承故障分析技 术的相关理论知识,对常见的故障诊断方法进行了总结,并经过介绍 对比发现共振解调技术对于分析滚动轴承的故障起到了较好的效果。 (2)根据滚动轴承故障诊断的特点,配置了相关的硬件,包括传感器, 噪声,因此需要经过信号调理装置对其进行必要的调理。信号调理装置 数据采集卡的选用。(3)利用LABVIEW开发出了机车走行部滚动轴承 的功能一般有:放大、隔离、多路复用、滤波、激励和线性化等。然后通 的故障诊断平台,不仅能够进行共振解调分析,还设计了时域分析和时 过信号采集设备将信号传送到个人计算机,再通过计算机上的故障诊 频分析,使得故障诊断更加精确。此外还包括数据采集模块和故障特 断系统对振动信号进行分析处理,以达到监测和诊断的目的。 征频率模块。 4.2展望。本文在研究了机车走行部滚动轴承振动机理和故障特征 本文利用LABVIEW实现系统的功能要求。整个系统分为五个功能 的基础上,运用共振解调技术,成功地诊断了滚动轴承故障,取得卜 模块,它们分别是数据采集模块、时域分析模块、共振解调模块和故障 些阶段性的成果,但是还有很多问题有待进一步的研究解决,主要包 特征频率模块。 括:(1)建立数据库如果用于工程上的轴承的故障诊断,每日需要大量 2.基于LabVlEW的系统软件实现部分 2.1数据采集模块。数据采集模块主要用于滚动轴承振动信号的采 集,波形的存储和回放,同时还可以产生仿真信号,在不连接硬件的情 况下也可以操作本系统。笔者设计的系统可以完成多通道数据采集及存 储,分析某一通道的信号时只需根据系统的通道选择即可。本模块功能 的实现应用的是LABVIEw中的tdms文件的存储及读取,此外在信号 回放时,还可以进行播放速度的选择。 数据存储,需要建立专门数据库进行数据的整理是非常必要的。(2)提 供更多的信号分析方法如小波变换等都可用于轴承故障诊断,丰富监 测和诊断的手段。(3)滚动轴承发生故障,往往会引发多种故障同时发 生,因此研究多种故障并存的故障诊断具有更好的现实意义。 2.2时域分析模块。时域波形反映信号的幅值随着时间变化而变化 的关系。时域波形直观、易于观察,轴承故障的时域诊断的最大优势是 不依赖设备转速与轴承的技术参数。时域分析模块包括各个时域统计 指标,还有各种滤波后的信号,自相关分析。 (>>上接第11O页) 2.3共振解调模块。共振解调信号处理模块:原始时域振动信号首 先经过一个去均值处理后再经过一个带通滤波函数进入包络检波;包 控、人员定位的有机结合,建立紧急救援,指挥引导、检测监控为一体的  络检波模块使用Hilbert解调,包括两个函数,一个Hilbert ̄化函数和 综合预警系统。个直角坐标至极坐标变换函数,完成的运算是实信号和其Hilbert变 换构成解调信号;接着经过一个低通滤波器进行信号分离;最后作自功 参考文献 率谱分析。带通和低通滤波器的参数、功率谱参数等都可以通过前面板 【1]《煤矿安全规程》 一进行调整。 [2】《煤矿设计规范》 [5】《智能调度室装备规范》 [4]《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》 2.4时频分析模块。时频分析模块采用的是希尔伯特黄变换,编写 此程序的过程包括求解局部均值、求解信号包络、求解IMF、终止条件 

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