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1、上海大学硕士学位论文滚动轴承在线故障诊断冲击脉冲计姓名：汪林海申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：刘亮20090301上海大学硕士学位论文摘要随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代设备日趋大型化、复杂化、自动化和一体化。设备一旦发生故障，给生产和质量以至人们的生命财产安全造成的影响往往大得难以估算；为使设备保持正常运行状态所花的维修费用在企业经营费用中也占了很大的比重。因此，保证设备的安全运行，消除事故，降低成本，是十分迫切的问题，设备故障诊断正是为了解决这一迫切问题而出现的。滚动轴承是机器中的易损零件，许多机械的故障都与滚动轴承的状态有关。据统计，在使用滚动轴承的旋转机械中，
2、大约3 0 的机械故障是由于滚动轴承而引起的。可见，滚动轴承的好坏对机器工作状况的影响极大。因此，对滚动轴承的诊断技术，国内外都很重视，近年来发展很快，其中最常用方法为振动信号分析法。本论文主要对滚动轴承在线故障诊断冲击脉冲法进行研究。滚动轴承在运转过程中必然会产生振动，一般来说，由于制造误差、装配原因及其他部件的影响等产生的振动信号一般都是平稳的随机信号。当轴承出现故障时，振动将会加剧，并产生冲击作用，导致轴承系统的瞬时高频共振。故障轴承信号的突出特点是非平稳时变信号，并且这种瞬时频率突变信号的持续时间极短，常常被轴承的正常振动信号淹没。因此本文通过信号放大、滤波、包络等一系列信号处理把机械
3、正常振动信号滤除，提取出冲击脉冲信号。然后通过单片机控制系统对冲击脉冲信号进行采集算法处理，得出滚动轴承的损坏程度。关键字：滚动轴承，故障诊断，振动信号，时域分析，冲击脉冲法V上海大学硕士学位论文A B S T R A C TR o l l i n gb e a r i n gi st h eb r i t t l ep a r to fam a c h i n e ，al o to fm e c h a n i c a lf a i l u r ei sr e l e v a n tt ot h es t a t eo fr o l l i n gb e a r i n g I ti se
4、s t i m a t e dt h a ta b o u t3 0p e r c e n to fm e c h a n i c a lf a i l u r ei sc a u s e db yr o l l i n gb e a r i n gi nt h er o l l i n gm a c h i n e s I ti so b v i o u s l yt h a tt h eq u a l i t yo fr o l l i n gb e a r i n gh a sag r e a ti m p a c to nt h ew o r k i n gc o n d i t i
5、o n T h e r e f o r e ，t h et e c h n o l o g yo ft e s t i n gr o l l i n gb e a r i n gi sp a i dag r e a ta t t e n t i o nt oi nh o m ea n da b r o a da n dh a sag r e a tp r o g r e s si nt h er e c e n ty e a r s T h em o s tc o m m o nm e t h o di sd i a g n o s i n gt h ew o r k i n gs t a t
6、 i o no fr o l l i n gb e a r i n gw i t ht h ea n a l y s i so fo s c i l l a t i n gs i g n a l s I nt h i sp a p e r , t h ef a u l tm e c h a n i s ma n dv i b r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fr o l l i n gb e a r i n ga res u m m a r i z e d ，a n dt h et r a d i t i o n a lv i b r a t
7、 i o ns i g n a la n a l y s i sm e t h o d sa r ei n t r o d u c e d A n daf a u l td i a g n o s i so fr o l l i n gb e a r i n ga p p a r a t u sb a s eo ns h o c kp u l s em e t h o di si n t r o d u c e d T h ep r o c e s so fr o l l i n gb e a r i n gi no p e r a t i o ni sb o u n dt og e n e
8、r a t ev i b r a t i o n G e n e r a l l ys p e a k i n g , t h ev i b r a t i o ns i g n a l sp r o d u c e db ym a n u f a c t u r i n ge l T o r ，a s s e m b l ya n dt h ei m p a c to fo t h e rc o m p o n e n t sa r eg e n e r a l l ys t a t i o n a r yr a n d o ms i g n a l W h e nt h eb e a r
9、i n gf a i l u r e ，v i b r a t i o nw i l lb ei n t e n s i f i e d ，a n dt h er o l eo fi m p a c t , r e s u l t i n gi nt r a n s i e n th i g h f r e q u e n c yb e a r i n gs y s t e mr e s o n a n c e T h eP r o m i n e n tc h a r a c t e r i s t i co fB e a r i n gf a i l u r es i g n a li s
10、an o n - s t a t i o n a r yt i m e v a r y i n gs i g n a l ，a n dt h ei n s t a n t a n e o u sf r e q u e n c yo fm u t a t i o ns i g n a le x i s tv e r ys h o r td u r a t i o n , a n di ti sa l w a y ss u b m e r g e db yt h en o r m a lb e a r i n gv i b r a t i o ns i g n a l s T h e r e f
11、o r e ，a n a l o gs i g n a l sp r o c e s s i n gi n c l u d i n gs i g n a la m p l i f i c a t i o n 、f i l t e r i n g 、e n v e l o p ea n dS Oo ni su s e di nt h ep a p e rt oe x t r a c tt h es h o c kp u l s es i g n a lf r o mt h en o r m a lb e a r i n gv i b r a t i o ns i g n a l s a n db
12、 yu s i n gM C Us y s t e mt oc o l l e c ta n dd e a lw i t hs h o c kp u l s es i g n a l ，t h ed e g r e eo fr o l l i n gb e a r i n gd a m a g eC a nb ec a l c u l a t e d K e y w o r d s ：R o l l i n gb e a r i n g ，f a u l td i a g n o s i s ，v i b r a t i o ns i g n a l ，t i m ed o m a i na
13、n a l y s i s ，S h o c kP u l s eM e t h o dV I原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：逊造E l 期：型! 垒望：2 y本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。( 保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：i 沁艘导师签名：韭日期：n伽0
14、 3 ，了沙上海大学硕：t 学位论文第一章绪论1 1 课题研究的目的和意义随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代设备日趋大型化、复杂化、自动化和一体化。设备一旦发生故障，给生产和质量以至人们的生命财产安全造成的影响往往大得难以估算；为使设备保持正常运行状态所花的维修费用在企业经营费用中也占了很大的比重【1 1 。因此，保证设备的安全运行，消除事故，降低成本，是十分迫切的问题，设备故障诊断正是为了解决这一迫切问题而出现的。滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械部件，它的运行状态是否正常往往直接影响到整台机械的性能( 包括精度、可靠性及寿命等) 。据统计，现场实际故障中的是3 0
15、是由于滚动轴承的故障而引起的。因此，对滚动轴承的故障诊断和预测己经成为各国研究的热点【1 】【2 】【3 】【4 】【5 1 。与别的机械零部件相比，滚动轴承有一个很大的特点，这就是其寿命离散性很大，即用同样的材料，同样的加工工艺，同样的生产设备，同样的工人加工出一批轴承，其寿命相差很大。由于轴承的这个特点，在实际使用中就出现这样一个情况，即有的轴承已大大超过设计寿命而依然完好地工作，而有的轴承远未达到设计寿命就各种故障。所以，如果按照设计寿命对轴承进行定时维修，则势必出现以下情形：一方面，对超过设计寿命而完好工作的轴承拆下来作为报废处理，造成浪费；另一方面，未达到设计寿命而出现故障的轴承或者
16、坚持到定时维修时间就出现严重故障，导致整个机械出现严重事故。由此看来，对重要用途的轴承来说定时维修是很不科学的，要进行工况监视与故障诊断，改传统的定时维修( T B M ：T i m eB a s e dM a i n t e n a n c e )为视情维修( C B M ：C o n d i t i o nB a s e dM a i n t e n a n c e ) 或预知维修( P l w ：P r e d i c t i v eM a i n t e n a n c e ) 【1 0 1 ，这不但可以防止机械工作精度下降，减少或杜绝事故发生，而且可以最大限度地发挥轴承的工作潜力，节约开支。因此对滚动轴承的运行状态进行在线故障诊断，及时发现故障隐患，不但能预防大量事故的发生，同时也能带来巨大的经济效益【6 1 【7 】【8 】具有十分重要的意义。上海大学硕士学位论文1 2 滚动轴承故障诊断的研究现状对机械设备状态进行监测与诊断，可以说从人类使用机械那一天就已经开始了。只不过早期的监测与诊断主要是依靠人体的感官和人的经验，或者借助于
