轴承故障检测.ppt

目录振动信号检测技术一二三共振解调技术数学模型轴承故障基本频率公式四系统自动诊断原理轴承振动信号检测技术简单原理根据轴振动判断故障机车行走部是一个复杂的系统，振动信号十分复杂，如何从复杂的振动信号中提取故障轴承的微小振动信号是我们的主要任务。轴承工作面损伤油膜破裂，轴承运动失去平衡出现振动一、振动信号检测技术二、共振解调技术数学模型含故障冲击的振动冲击波滤除低频振动后的故障冲击波即使夸大了看对振动直接作FFT分析共振解调频谱共振解调波f02f03fo4f05f02f13f14f11f12f13f14f15f1共振解调技术从振动中提取冲击的原理示意图ABCDE图A是含有故障时的微冲击，有图可以看出其能量很小，经过直接FFT（傅里叶变换）得到的低频频谱图D，几乎看不到故障信号；经过B（共振）、C（解调）后再进行FFT变换得到频谱信号E从中可以很清晰看到故障谱。二、共振解调技术数学模型利用加速度传感器检测机械设备振动信号，如上图信号A来获取轴承、齿轮以及其他旋转机械因故障碰撞产生的微冲击，微冲击信号自身包含无限次谐波的脉冲，高频分量及其丰富，因此要高频谐振器剔除低频振动信息，获取含有因碰撞冲击的高频成分，有谐振器转换成一种高频自由衰减振荡的共振波形如上图B,再由解调电路转换为低频信号C，这样就可以经过FFT变换，从幅值和频率实现高信噪比的故障诊断。共振解调技术关键一步是设计带通滤波器，具体原理如下：设微小冲击脉冲是周期性脉冲列，周期为；脉冲宽度为。冲击脉冲含有的高频分量一般都在20KHz以上，所以带通滤波器拉氏变换数学模型为：式中，为滤波器放大倍数，；为滤波器品质因数（根据所需要的带宽选择）；为滤波器的中心频率，选，为谐振频率（根据机械设备转速确定）二、共振解调技术数学模型对上式进行拉氏变换得:的输入为夹带微小冲击的强大低频振动信号，输出为谐振信号实际应用中远小于说明故障脉冲列的频率远远小于带通滤波器谐振频率，因此故障信息的微小脉冲列对滤波器的作用只需考虑脉冲的一个周期对滤波器的作用。设微小冲击脉冲的一个周期用以下公式：滤波器的输出响应是:因很小取:则：取冲击的幅值为0.05V，宽度对拉氏反变换得：取K=1，滤波器的响应信号有一个幅值约0.05V，宽度不足1微秒的冲击脉波变换为幅值为0.5V，宽度为1毫秒的谐振波形。可以选取不同的K值得到需要的幅值。达到了共振解调的作用。二、共振解调技术数学模型三、轴承故障基本频率公式DWDND0=(DW+DN)/2轴承中径d=(DW-DN)/2滚轴直径fn车轮转动频率Zn滚子数目?球形滚子接触角轴承外环故障频率：内环滚轴故障频率：滚子故障频率：轴上齿轮故障频率：四、系统自动诊断原理有轴承故障频率计算公式建立数据库（诊断对象的结构、传动参数、轴承参数、齿轮参数库等）系统仪器硬件（复合传感器等）得到的共振解调波（时域信号）FFT变换得到共振解调波频谱知识库（理论、方法、规则、判据、准则）和软件管理系统对频谱进行分析确定故障频率，得出故障结论