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基于包络分析法的轴承故障分析

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基于包络分析法的轴承故障分析
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摘 要:滚动轴承是应用最为广泛的、也是最易损坏的旋转机械零件之一,其状态影响着整个设备的稳定运行。因此,滚动轴承的状态监测和故障诊断一直为大家所重视。本文主要对故障诊断平台所采集到的信号进行时频变换和包络谱的处理,然后在频率和幅值的基础上加入转速坐标,形成瀑布图,从而能直观地看出来转速与轴承故障特征频率的相互关系。

关键词:滚动轴承;故障;诊断;包络分析;瀑布图

0 前言

机械设备在工作时,普遍存在的运动方式是旋转运动。旋转运动离不开轴,而轴又需要固定在相应的支座上。虽然我们可以通过新技术、新材料的应用,提高轴与支座的耐磨性,延长使用寿命,但从经济效益考虑,在轴与支座之间增加一个固定装置即轴承,乃首选方案。

1 滚动轴承内圈故障

滚动轴承是目前应用较为普遍的轴承,它一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。另外具体到不同类型的轴承,还有其它组成,如铆钉、密封圈、紧固套、防尘盖和止动垫圈等。其中内圈多数与轴固定在一起旋转,外圈固定在支座上,起到支承作用。少数情形如车轮的轮毂与车轴配合用的轴承,内圈与轴固定不动,外圈与轮毂装配在一起并进行转动。轴承在运转时会产生复杂的振动。若轴承的某个零件出现损伤时,这些振动信号同时也包含了相关的故障信息。通过对采集到的振动信号进行模数变换后,再利用数学工具进行分析处理,从而确定故障的部位,这种方法称为振动检测方法。

以内圈作旋转运动的滚动轴承为例,当轴承外圈滚道受力处的接触面因疲劳剥落故障有一个局部缺陷时,滚动体每经过一次缺陷处,就会产生一个冲击振动,振动方向对应的传感器就会产生一个时间短、形状陡峭的低频脉冲。假定滚动体在滚道上作纯滚动,同时外圈滚道上有一处局部缺陷,得出不同元件上存在缺陷时信号的特征频率的简易计算公式。

2 实验设备及过程

实验设备是用江苏某工程有限公司研制的旋转机械振动分析及故障诊断试验平台系统。实验过程中共用到三个加速度传感器,构成三个通道。传感器均布置在有故障轴承一侧,其中在轴承径向布置两个传感器,轴向布置一个传感器。

所用轴承的具体型号:无故障轴承型号是NJ205E;内圈故障轴承型号是NU205EM。由特征频率公式计算出滚动轴承的特征频率:fi=0.087n。

实验时,分别进行无故障轴承及内圈缺陷轴承的实验,测量时的转速从519 RPM开始,逐渐增加到1 177 RPM左右,平均取110个转速点的数据。实验均在空载状态下进行。采样频率由设备配套的软件进行设定,本实验设定的采样频率为10 000 Hz,三个通道每个通道采集40 960个点的数据,以TXT格式的文件保存。

3 数据分析

取得不同转速下的振动信号后,用Matlab相关函数进行程序设计,分别对每个通道实验采集数据进行包络解调后,进行傅里叶变换,以频率和转速为坐标轴,画出相应的瀑布图。

3.1 无故障运行实验的数据分析

对无故障轴承实验三个通道所得数据利用Matlab程序进行信号处理,运行得到的瀑布图中可以看出,无故障旋转机械在工作过程中,运行基本平稳。对竖直方向和轴向而言,转速提高后信号更稳定,振动较小;转速对水平方向影响不大。

3.2 轴承内圈故障的数据分析

根据滚动轴承特征频率的计算公式分别计算各个转速下的特征频率,并对轴承内圈故障实验三个通道所得数据利用Matlab程序进行信号处理。

轴承的内圈有故障时,理论分析可知故障频谱图应该有明显的故障特征频率,以及明显的二倍、三倍故障频率,并且伴有边频和依次衰减,还应有一倍转频,二倍转频。转速较低(519 RPM至688 RPM)时,故障特征频率处的幅值不明显;当转速较高时(878 RPM至1 046 RPM)能看到故障特征频率的倍频以及边频。由于测量转速的不精确及某些信号的干扰等因素,信号图的特征频率会存在一定的误差。

5 结论

通过实验平台分别采集不同转速下无故障及内圈故障工况的振动信号,利用数学信号处理方法进行分析。并将实验测得的数据与理论分析进行比较,结果比较满意。目前对于以下问题还需要进行深入的研究。主要包括:(1)在本论文实验数据采集过程中,是根据作者的经验采集,不能确保时间完全相同,希望今后硬件软件方面进行改进,以确保采集时间或者采集点的个数相同,以便对比分析。(2)本论文中轴承均是人为单一故障,深入研究实际中有两个及以上的多故障并存的滚动轴承是今后继续努力的一个方向。(3)基于分数小波变换的联合对角化方法应用于轴承故障诊断。

参考文献

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作者简介:

周记红(1981-),男,2012年毕业于石家庄铁道大学车辆工程专业,获工学硕士学位。现就职于辽宁铁道职业技术学院机车车辆系,专业课教师。

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论文摘要:现针对电机出现故障各种现象和相应对策做一分析和研究。 论文关键词:电动机;故障;维护;检修 0 引言 运作中的电动机要严格按照国家相关质量标准进行检查以确保电动机的正常使用,运作的电动机与被拖动的设备位置要恰......
研究分析计算机通讯网络的故障处理和日常维护
发布时间:2017-06-19
1计算机通讯网络常见故障及以及处理办法1.1软件常见故障及处理办法软件故障又成为逻辑故障。这主要是由计算机内部的软件安装不当引起的,windows系统的设计有一些缺陷。因此有的时候会发生交换机使用漏洞的情况。所幸,系统是在不断升级的,因此我们要时常浏览常用计算机软件的官网来留意系统或是软件的升级以及补丁更新情况,因为这些软件的升级或是补丁的下载安装往往会修复软件存在的一些错误。部分软件在更新时也会.........
利用汽车废气分析发动机的故障
发布时间:2023-06-26
一、引言 汽车是人类发展的必然产物,随着汽车工业的发展和汽车保有量的急剧增加,汽车排放的污染物是严重的社会问题,影响着人类的生活和健康。检测并控制汽车排气污染物,已成为汽车检测中重要的检测项目。检测人员通过用尾气分析仪......
关于机电一体化设备故障特点的分析及对策
发布时间:2023-05-12
摘要:随着科学技术的发展,机电一体化设备逐渐进入生产领域,机电一体化就是将多门技术综合结合起来并且应用到生产实践中,因为机电一体化不同于一般机械设备,因此机电一体化设备的故障特点也具有不同性。因此本文通过对机电一体化......
基于BP神经网络的整流电路的故障诊断
发布时间:2023-02-03
摘要:新型电力电子产品的不断呈现以及对系统各类品质要求的日益增加,使得电力电子电路的在线故障诊断必然成为一个急需解决的问题。针对这一问题,采用Matlab仿真软件建立仿真模型,获取输出电压ud,并用傅里叶分析法提取出直流分量、基波幅值、二次谐波以及三次谐波幅值。将其归一化后输入到BP网络中,获取具有编码特征的6个数字,从而确定故障部位及故障点。应用上述方法,以三相桥式整流电路为例进行了仿真实验,其.........
基于SWOT分析法的我国企业内部审计外包问题研究
发布时间:2023-02-18
摘要:随着经济飞速发展,我国企业的内部审计的外包也已经成为一种新的趋势。本文旨在阐述内审外包的形式,在我国的现状,从不同角度分析我国的企业内审外包的动因,并运用SWOT分析的方法来研究内审外包的可行性,期望能够为企业进行......
浅谈对锅炉运行故障原因的分析
发布时间:2023-07-09
论文关键词:锅炉故障 磨损 分析 解决措施 论文摘要:CFB锅炉是近年才发展起来的新型洁净煤燃烧技术。从国内CFB锅炉的运行过程中,发现了一些故障和缺陷。结合自身的运行和调试经验,对故障原因作出了分析,提出了解决措施,为CFB锅......
基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法研究
发布时间:2023-02-28
摘 要: 小波变换是一种时频分析方法,具有多分辨率特性,被誉为数学显微镜,而BP神经网络具有较好的泛化能力,很适合于判断电路状态属于哪种故障类型的分类问题。本文将二者结合起来,采用基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法。......
浅论电梯控制系统化故障分析
发布时间:2022-11-24
【摘要】电梯使用的日常化使电梯安全成为人们关注的热点,本文简要说明了电梯控制系统的组成成分,并对电梯控制系统的故障进行简要的分析,为电梯控制安全提供保证。 【关键词】电梯 控制系统 系统组成 故障 引言 电梯工业要求......
数控机床主轴系统故障预测方法研究
发布时间:2022-11-16
摘要:机床主轴故障会降低机床加工精度和加工效率,为制定合理的维修计划和主动维护方案,本文提出了基于BP神经网络的主轴故障预测方法,采用BP神经网络建立主轴故障预测模型,根据振动信号、电流信号和转速信号预测主轴的故障及故障......
抗干扰电容引起的保护故障分析
发布时间:2023-02-16
许多微机保护的模数变换回路采用了电压频率变换器(VFC)技术,为了提高VFC的抗干扰性能,多数情况下采用在VFC芯片的+15V、-15V电源,对地间DGND增加一个抗干扰电容,母庸置疑此抗干扰电容滤除了电磁干扰和电路中的高次谐波干扰,提高......
10kV电缆安装运行故障修复分析
发布时间:2023-03-24
【摘 要】随着社会的发展不断加快,工业,农业以及居民生活用电量也越来越大,10kV电缆的分布也越来越广。但是由于各种因素的影响,10kV电缆安装过程中出现的问题也越来越多。现笔者就当下10kV电缆安装运行的故障进行分析,并给出合理......
路由器启动参数设置故障分析
发布时间:2023-07-22
摘要:本文介绍了路由器启动设置以及路由器软件启动参数设置故障的原因分析及排除方法。关键词:路由器寄存器故障启动参数中图分类号:TP311.56文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)03-0097-01FailureAnalysisrouterstartupparametersTangPuxia(CollegeofPoliticalHainanHaikou,Hainan571100,.........
变电站运行常见故障成因分析及解决办法
发布时间:2023-04-22
【摘 要】本文分析了变电站中变压器、母线和电容器等常见的故障及其成因,阐述了变电站转运行故障的处理思路,并针对变压器、母线和电容器中常见的故障,提出了合理的解决措施,以期为维护变电站的正常运行提供参考价值。 【关键词......
江苏承接国际服务外包的分析(1)论文
发布时间:2023-06-17
【论文摘要】 近几年,服务外包发展迅猛,主动承接服务外包是推进现代服务业发展、促进外贸增长方式转变、优化吸收外资结构的重要途径。因此,江苏要充分认识承接服务外包的重要性,并采取有效的措施积极承接服务外包的国际转移。 【论......
土地承包经营权抵押制度构建的分析
发布时间:2016-09-21
具有资本化性质的农村集体土地一直处于沉睡的状态,2013 年中央全面深化改革浪潮将其苏醒。各地试点实践不断深入,推动了规模化、制度化的土地承包经营权抵押形成。宁夏同心县模式通过采取农户以土地承包经营权入股的模式,形成担保和......
自补偿液体静压轴承静/动态特性有限元分析
发布时间:2023-04-07
摘要:对一种新型的自补偿双锥面液体静压轴承进行了理论和实验研究.介绍了自补偿双锥面液体静压轴承结构与工作原理,采用小扰动法建立了其润滑油膜的理论模型,自补偿节流公式中计入了转子移动对节流间隙的影响.采用有限元方法求解了......
试析农村宅基地使用权继承公证的法理分析
发布时间:2023-02-28
论文对绝大多数的朋友们来说是必不可少的,为了让朋友们都能顺利的编写出所需的论文,论文频道小编专门编辑了“试析农村宅基地使用权继承公证的法理分析”,希望可以助朋友们一臂之力! 中国社会正在发生着一些深刻的变化,其中的农转......
基于网络环境下英语教学分析
发布时间:2015-08-18
【摘 要】随着社会的不断发展,互联网的迅猛发展也远远超超出了人们的想象。而将网络与教学的相互结合也是在教学上的一大突破。英语作为最先将网络与教学相互结合,并展开教学的学科。在网络教学的领域作为“第一个吃螃蟹”的学科有着......
高压开关柜的种类及常见故障分析
发布时间:2013-12-17
高压开关柜是电力系统中非常重要的电气设备。开关柜运行状态恶化是引发电力系统出现故障的原因之一。2002年1月1日,齐鲁石化公司塑料厂5BS配电室高压开关柜60508开关发生闪爆,导致整个装置停车,造成了巨大的经济损失。 一、高压开关柜......
分析热电厂汽轮机异常振动故障
发布时间:2023-01-19
摘要:汽轮机在作业过程中其振动并不能完全消失或是避免,只能是通过有效的方式加以控制,将振动数值控制在相应地规定范围内,防止振动现象的逐渐扩大。与此同时,相关机组人员还要对汽轮机进行定期检查,严格按照规定安装及维修,将......
关于数据流分析法在汽车电控汽油机的故障诊断中的应用
发布时间:2023-07-05
0引言 作为动力源,发动机的工作性能和技术状况对车辆的安全性、燃油经济性和排放性能影响很大。发动机故障在各类汽车故障中占有最大的比例,而且检测诊断和维修的难度大。随着汽车排放法规的日益苛刻,当今的发动机采用了大量的新技......
SL1608补偿声波测井过程中的故障分析
发布时间:2013-12-19
SL1608补偿声波测井过程中的故障分析 1.声波测井仪的组成和基本原理 2.故障的提出及分析 2.1测井队经常遇到的问题有 整体波列向前,无法监测到标志信号;首波前后窜且信号不稳定;换档不流畅;首波前干扰较大,易抓错首波。 2......
离心压缩机故障分析及改进措施
发布时间:2022-10-27
摘要:当前,随着工业的发展,维护离心式压缩机安全、稳定长周期运行,已成为油气生产过程中不可忽视的重要课题。而离心压缩机需要准确的故障诊断方法,以此来强化离心压缩机的运行。基于此,文章对离心压缩机故障进行分析,并提出解......
关于铁路提速道岔转换存在的故障分析与对策
发布时间:2023-04-06
近年来,随着科学技术的快速发展,铁路交通的运行速度不断加快,人们对铁路信号安全问题也越来越重视。铁路道岔作为列车运行中重要的铁路信号设备,是保障列车安全运行不可缺少的组成部分。铁路道岔已经被列入铁路信号安全系统建设的一......
基于PXE技术的计算机硬件网络检测方法分析
发布时间:2017-06-14
伴随着计算机实验室在不断重新建设或者改造,计算机实验室内所具有的计算机数量也显著增加。但是由于时间或者是经济成本以及配置等等因素的影响,计算机实验室内所具有的计算机配置存在较大差距,整个计算机实验室管理难度显著提高,特别是在计算机硬件的检测方面。计算机硬件检测问题主要表现体现在计算机能够启动,但是硬件操作系统遭到损坏,需要专业人员对其进行硬件检测。1PXE远程启动技术PXE技术实际上是1997年微.........
基于态势分析法对毛泽东《论持久战》的分析
发布时间:2022-10-10
摘要:态势分析法,也称SWOT分析法,是管理学中通过评价研究对象的内外因素,从中判定内部的优势与劣势、外部机会和威胁,并在此基础上制定发展战略的一种战略分析工具。毛泽东在《论持久战》中,客观地评估了中国内部的优势与劣势和外部的机会与威胁,并对持久战的三个阶段做出了科学的战略部署,堪称是运用态势分析法成功解决中国在敌强我弱的特点下进行持久战这个问题的典范。用管理学的方法分析《论持久战》,是研究毛泽东.........
基于内容分析法的我国教师专业发展分析
发布时间:2015-08-19
关键词:教师专业发展;农村教师;内容分析法 教师专业发展的研究最早可回溯到20世纪初期,以1935年的国际教育大会与1955年的世界教师专业组织会议为标志,对教师的专业素质及其发展的条件提出建议,推动了教师专业组织的形成和发展......
螺杆式空压机常见故障分析处理
发布时间:2023-01-27
【摘 要】螺杆式空压在使用过程中由于维护保养不及时或操作不当、环境因素等原因,经常发生故障,本文对矿山井下所用螺杆式空压机的工作原理作了介绍,针对现场实际使用中出现的各种故障进行了归纳总结,重点分析了故障产生的原因及处......
CAT挖掘机液压系统发热的故障分析
发布时间:2023-01-07
论文摘要:液压系统发热是指液压系统的油温超出系统规定的温度较多。如CAT挖掘机正常工况下,液压系统油温应在50oC以下,(油泵的温度较之高5-10oC),如果温度超出80 oC,,则为液压系统发热。液压系统发热会造成操作不灵活、作业不连......
HXD2型机车空转故障分析及其对策
发布时间:2022-07-30
摘 要:HXD2型机车在铁路系统中所扮演的角色是极为重要的,可以说HXD2型机车运转的稳定性将会直接对列车安全性造成影响。受多种因素的影响,在HXD2型机车运转过程中可能出现空转故障,这种故障的存在不仅会导致C车自身设备造成损伤,......
建筑工程分包合同法律问题分析
发布时间:2022-10-09
关键词:违法分包;建筑工程总承包企业;法律风险在我国经济发展的大潮下,建筑行业成为各行业里最耀眼的新星。由于项目安全事故的频频发生,导致进度推迟从而诱发农民工工资推迟发放。深度剖析问题根本,是由于施工总承包方无视法律的约束,向无资质或资质不合格的企业分包或者转包工程项目造成的。工程项目飞速开展时常伴随着各类纠纷案件的发生,这也是建筑产业持续发展伴随而来的弊端。总结案例可以发现,纠纷事件呈现不断增多.........
基于复杂网络理论的计算机网络拓扑分析
发布时间:2022-11-25
一、引言 随着计算机网络的飞速发展,传统的网络模型已经很难对计算机网络拓扑特性做出客观的描述和研究。针对这个现象,复杂网络理论的产生和应用,为计算机网络的拓扑发展带来了新的平台和思路。对于复杂网络理论在计算机网络拓扑中......