《监测诊断理论与技术实验报告2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《监测诊断理论与技术实验报告2（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验报告班 级：学 号：3118101069姓 名:李天福专 业：指导老师：二零一八年十一月目录一、实验目的 1二、实验测试内容 1三、实验数据分析报告内容 13.1 齿轮振动测试实验 13.1.1 基本参数 13.1.2 齿轮振动信号数字滤波处理 3齿轮振动信号的频谱分析和频谱插值分析 7结果分析 83.2 滚动轴承振动测试实验 93.2.1 轴承基本参数 93.2.2 滚动轴承振动信号的波形分析和常用的有量纲指标、无量纲指标计算 103.2.3 滚动轴承振动信号的自相关分析 12结果分析 123.2.6 基于深度自编码器的轴承故障诊断 133.3 转子振动测量 153.3.1 无加载时转子
2、失衡振动信号分析 153.3.2 加载时转子失衡振动信号分析 17结果分析 19四、总结与体会 20一、实验目的通过实验学习和掌握监测诊断中机械振动的测量方法， 掌握基本的时域和频域分析方法； 同时， 通过实验得到对象在不同状态下的振动信号，为本门课程中所学到的各种监测诊断方法应用提供部分原始信号。本次实验的目的如下：1. 学习和掌握采用压电加速度传感器测量机械振动；2. 学习和掌握振动信号的数字滤波处理方法；3. 学习和掌握机械振动信号的频域分析和频谱插值方法；4. 学习和掌握时域参数计算方法；5. 学习和掌握机械振动信号的相关分析；6. 为课程后续专题部分学习提供原始数据。二、实验测试内容
3、1. 减速箱箱体振动加速度信号的测试；2. 滚动轴承座振动加速度信号的测试；三、实验数据分析报告内容3.1 齿轮振动测试实验在安装调试好的齿轮实验台上进行齿轮振动测试实验。采用两路加速度传感 器测量齿轮轴承处的振动加速度信号。传感器信号经过集成的电荷放大器放大和 滤波处理后，进入优采的数据采集器采集和保存。 转轴的转速采用电涡流传感 器同时进行采集测试。所用到的仪器：PCB 体化振动加速度传感器、数据滤波模块、数据采集器每组实验采集 10 组振动信号每组振动信号包括通道一和通道二两个通道的 振动信号。3.1.1 基本参数采样频率：Fs=16k hz ；数据长度：30720。输入轴的转频通过分析
4、键相信号获得。齿轮箱的具体参数如下：4个齿轮均为直齿圆柱齿轮，其齿数分别为：Z1=26, Z2=64, Z3=40, Z4=85。26发电机图 1 齿轮箱结构及传感器安装位置图 定轴齿轮的啮合频率计算式：f = fz =齿轮转频*齿数m图 2 齿轮转速信号波形通过对通道4 获得转速信号绘制其振动波形，我们可以找到电机旋转一圈的 周期大致为,T=0.4883-0.2172=0.2711s，故转速为：和=2葛6汕血表 1 齿轮各轴转频轴转速（r/min）转频（Hz）1110718.452449.775032884. 76表2啮合频率齿轮副传动比啮合频率（Hz）1/20.406479.83/40.4
5、71319.83.1.2 齿轮振动信号数字滤波处理从测试的齿轮箱振动信号中选择一个采集通道的获得数据进行数字滤波处理。每个通道的采用频率都为 16kHz。0吋间传3.51000-10001S00-1M0 111100.511.522.S振动信号的波形图绘制出该通道采集到的振动信号的波形图图 3 齿轮振动信号波形对信号进行FFT变换后的到其幅值谱如下所示：10任号的昭渲谱團II图 4 齿轮振动信号幅值谱1. jl畑1lUh 11IT Ei JJLliJkd Jfcdb* i.100020003000+000&D0060007000 日 DOO彌HZ分别对信号进行低通滤波、高通滤波和带通滤波处理采
6、r点瞰图 5 齿轮振动信号低通滤波时的单位脉冲响应曲线 对信号进行低通滤波 编写程序获得滤波器的单位响应曲线如下：根据单位脉冲响应曲线的图像，取滤波器单位脉冲响应曲线的长度为 100。则低通滤波后的信号与原始信号的对比结果如下：如.,仝樂空-20OT111111D 0.511.S22.533.5时观UMIiiiiii0511.622533.5图 6 齿轮振动信号低通滤波前后对比 对信号进行高通滤波编写程序获得滤波器的单位响应曲线如下浹谟於的单位凍冲响莎厲厲Q4103图 7 齿轮振动高通滤波时对应的单位脉冲响应函数根据单位脉冲响应曲线的图像，取滤波器单位脉冲响应曲线的长度为 100。则高通滤波后
7、的信号与原始信号的对比结果如下：罰,.単翠空o G O 临同50 1 .-wifww图 8 齿轮振动信号高通滤波前后对比 对信号进行带通滤波编写程序获得滤波器的单位响应曲线如下lOd 2DUQ4OM 5000 tiDOQ7 MHBOOfl赫*、，Hu图 9 齿轮振动信号带通滤波时对应的单位脉冲响应函数根据单位脉冲响应曲线的图像，取滤波器单位脉冲响应曲线的长度为 100。则带通滤波后的信号与原始信号的对比结果如下：图 10 齿轮振动信号带通滤波前后对比.-_-呂吕3.1.3 齿轮振动信号的频谱分析和频谱插值分析对上步骤中同样的数据做频谱分析，观察和分析信号中所包含的主要频率成分或主要集中的频段范
8、围， 看是否能找到各个齿轮轴的啮合频率和有故障时 信号调制的边变频分量。福料谱frequcncy/Hz图 11 齿轮振动信号的频谱图对上述信号进行的频谱做插值计算得到选定频谱分量的精确幅值、频率和 相位。比较插值计算的结果与频谱上显示结果的差别。图 11中频率为 200-1200Hz 区间内的频谱峰值不能很好的分辨出来，因此对 其进行频谱插值。啪值谱frequency/Hz图 12 齿轮振动信号在 200-1200Hz 区间内的幅值谱对啮合频率处进行插值利用老师所给的参数对频率f=479.8Hz处进行插值修正得到数据如下:表3啮合频率插值修正前后插值前频率Hz幅值相位。479.82.556-6
9、0.11插值后频率Hz幅值相位。480. 12.560-65.243.1.4 结果分析1. 从图 6 中可以看出低通滤波后信号中只保留了所选的低频分量，同时可以看 出经过滤波后的信号具有一定周期性。2. 从图8中可以看出高通滤波后信号中只保留了所选的高频分量，由于是高频 分量，在时域波形显示不出周期性。3. 从图 10 中可以看出带通滤波后信号中只保留了所选的频率分量。4. 从图12中可以看到319.8Hz和479.8H两个幅值明显较大的频率与齿轮的1/2 与3/4的啮合频率相同，且最大振幅出现在769.8Hz处。同时在479.8Hz处发现479.8- 475=4.8Hz的边频带，与轴3的转频
10、(4.78Hz)相同。因此，可以判断为 轴3上的齿轮出现了故障，又因为在主导峰769.8Hz附近出现的边频带宽为775.8- 769.8=6Hz，与齿轮2和齿轮3的转频都比较接近，因此可判断故障为轴 3 上齿轮齿节线剥落故障。3.2 滚动轴承振动测试实验在安装调试好的滚动轴承实验台上进行滚动轴承的振动测试实验。采用两路 加速度传感器测量滚动轴承的安装架上的振动加速度信号。 传感器信号经过电 荷放大器的放大和滤波处理后， 进入数据采集器进行数据采集和保存。 转轴的 转速采用激光转速计进行测试。所用到的仪器：振动加速度传感器、 电荷放大器、 数据采集器、激光转速计 测点位置：两只加速度传感器分别放
11、到承载部位和非承载部位， 以便在后续分析中进行对比。每组实验采集 10 组振动信号， 每组振动信号包括通道一和通道二两个通 道的振动信号。总采样频率为10240kHz，单通道采样频率为5120Hz。3.2.1 轴承基本参数表 4 轴承测试参数转速 n (r/min)转频f (Hz)采样频率Fs (Hz)数据长度80021.82512020480表 5 轴承参数轴承 型号滚珠数z钢球直径d (mm)滚道节径D (mm)轴承内径(mm)轴承外径(mm)接触角 a )630881565.540900轴承故障频率计算式：(1). 外圈故障频率n 1d=x_x z(1 一cosa)o 60 2D(2).
12、(3).(4).内圈故障频率：滚动体单故障频率:保持架外圈故障频率:i=iox 2x z (1+半cos a)n 1 Dd=x_x 1 -(cosa )260 2 dD工 X 1 X (1 - d cos a )60 2 D表 6 轴承故障频率外圈故障f内圈故障f滚动体单故障f保持架外圈故障fo44.72i65.55r25.86c5.143.2.2 滚动轴承振动信号的波形分析和常用的有量纲指标、无量纲指 标计算对滚动轴承振动信号进行波形分析0.102 o 3 Q马 CJ,5 口信 0.7Sirrs图 13 滚动轴承振动信号波形100riMiuEhcyiH图 14 滚动轴承振动信号幅值谱X: B
13、5.52Y： 3 确2LX 2R A3赴 44.72 F ： 0 阳 &56 5Y 1.5B2Y 0.4-332D.&Q25fLU4050*30700计算常用的有量纲指标、无量纲指标表 7 滚动轴承振动信号基本统计量均值均方值方差-96.614521.7507473.0933表8滚动轴承振动信号有量纲指标方根幅值;匚平均幅值r均方幅值:i .峰值;匚12.814715.629621.7505246.1251表 9 滚动轴承振动信号无量纲指标波形指H峰值指标脉冲指标裕度指标厶偏斜度指标9峭度指标应1.391611.315815.74741.69730.190011.84743.2.3 滚动轴承振动信号的自相关分析相北弟适：调用湧4VI算图 15 滚动轴承振动信号自相关谱3.2.5 结果分析(1)从信号的时域波形图13 和频域波形图14中可以看出该轴承信号较为复 杂，说明该轴承包含了各种的故障，但该振动信号的时域波形具有较明显的周期 性冲击与调制现象，冲击最大且幅值近似相等，冲击衰减振荡信号出现的周期与 外圈的特征频率一致(44.72Hz)，所以与轴承外圈剥落的信号最为相似；(2)从
