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
