>[0016]進一步，數(shù)據(jù)處理器10-2內(nèi)置有由MATLAB軟件編好的算法程序。
[0017]進一步，振動加速度傳感器8-1采集到的故障軸承振動數(shù)據(jù)傳遞給電荷放大模塊9-1，電荷放大模塊9-1把振動加速度傳感器輸出的微弱信號轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號，放大的電壓信號通過A/D轉(zhuǎn)換器輸出為計算機中分析所用的數(shù)字信號并輸出到excel等數(shù)據(jù)庫進行存儲，最后利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)10對數(shù)據(jù)進行處理。
[0018]其主要步驟為:(1)計算滾動軸承元件的故障特征頻率；(2)利用雙樹復小波(DT-CWT)將原始的振動信號分解為幾個不同頻段上的分量；(3)選取包含故障特征的分量進行最大相關(guān)峭度反褶積(MCKD)降噪處理；(4)對降噪后的分量求Hi lbert包絡譜；(5)從譜圖中識別軸承故障特征頻率;(6)對軸承的運行狀態(tài)和故障做類別出準確判斷和定位。
[0019]下面給出具體實例:
[0020]軸承的振動數(shù)據(jù)在軸承故障模擬實驗臺上進行采集，實驗所用的軸承型號為ER-10K圓柱滾子軸承，軸承的外圈保存完好，內(nèi)圈用線切割機沿著軸線方向加工一個細小溝槽作為故障。加速度傳感器分別安裝在軸承座的垂直徑向、水平徑向和軸向的測點上。根據(jù)ER-10K軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)可知，軸承節(jié)圓直徑為33.5mm，滾動體個數(shù)為8個，滾動體直徑為7.9mm，軸承負載接觸角為0°。實驗時電機的轉(zhuǎn)速設(shè)置為1380r/min(對應的旋轉(zhuǎn)頻率為23Hz)，設(shè)定采樣頻率為2560Hz，分析頻率為1000Hz。計算得到軸承外圈的故障特征頻率為70Hzo
[0021]將傳感器采集到的加速度振動信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先經(jīng)電荷放大器模塊把傳感器輸出的微弱信號轉(zhuǎn)換為放大的電壓信號，再通過A/D轉(zhuǎn)換器模塊將放大的電壓信號轉(zhuǎn)換為計算機中分析所用的數(shù)字信號并進行儲存。
[0022]轉(zhuǎn)換完的數(shù)字信號要通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理分析，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號導入計算機中，使用數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)進行處理，數(shù)據(jù)處理器是由MATLAB軟件編好的算法程序來實現(xiàn)其功能。算法具體步驟為:
[0023]1、截取一段長度為2048點的數(shù)據(jù)信號進行故障特征提取，由于外圈故障特征頻率為70Hz，故對軸承原始振動信號利用雙樹復小波進行4層分解和重構(gòu)，得到5個分量dl、d2、(13、(14和&4;
[0024]2、對比各個分量可以看到dl出現(xiàn)了較弱的周期性沖擊，故選擇dl作為研究對象。
[0025]3、對dl分量進行最大相關(guān)峭度反褶積(MCKD)降噪處理，得到降噪后信號的時域波；
[0026]4、對降噪后的信號進行Hilbert解調(diào)，得到的包絡譜；
[0027]5、將最終算法得到的降噪信號時域波形和包絡譜匯總到故障診斷模塊，對兩者進行分析可知:經(jīng)MCKD濾波后噪聲成分得到了有效抑制，時域波形非常清晰地出現(xiàn)了等間隔沖擊;降噪后信號的Hi lbert包絡譜在70Hz及其2、3、4、5倍頻處出現(xiàn)了明顯的譜峰。
[0028]6、故可以判斷滾動軸承已經(jīng)出現(xiàn)了早期故障，故障發(fā)生在軸承的外圈上。
[0029]本實用新型通過在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用雙樹小波把非平穩(wěn)的故障振動信號分解為幾個不同頻帶的分量，克服了傳統(tǒng)離散小波和其他小波存在的頻帶混疊、平移可變、信號失真等諸多缺陷;數(shù)據(jù)降噪過程中使用最大相關(guān)峭度反褶積，能夠在信噪比較低的情況提取信號中的微弱周期性沖擊成分，并且有效抑制噪聲提高了信號的峭度值。通過實驗驗證該系統(tǒng)對比較微弱的早期故障有著較高的診斷精度，能準確地將故障定位到具體的部位，適合工業(yè)現(xiàn)場的軸承狀態(tài)檢測與故障診斷，具有很大的使用和推廣價值。
【主權(quán)項】
1.滾動軸承故障檢測與診斷系統(tǒng)，由變速電機、聯(lián)軸器、軸承座、轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)軸、抗震底座、軸承、傳感器模塊、振動加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電荷放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、計算機、數(shù)據(jù)處理器、故障診斷模塊組成;其特征是所述變速電機固定在抗震底座的左端，變速電機通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)軸連接;所述軸承座有兩個，兩個軸承座安裝在抗震底座上;所述軸承安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，且軸承位于軸承座上;所述轉(zhuǎn)盤有兩個，兩個轉(zhuǎn)盤安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，且兩個轉(zhuǎn)盤位于兩個軸承座之間；所述傳感器模塊是由兩個振動加速度傳感器組成，振動加速度傳感器通過數(shù)據(jù)線與電荷放大模塊連接，三個振動加速度傳感器分別安裝在軸承座的垂直徑向、水平徑向和軸向的測點上;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電荷放大模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，電荷放大模塊通過數(shù)據(jù)線與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接;所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是由計算機、數(shù)據(jù)處理器、故障診斷模塊構(gòu)成，且數(shù)據(jù)處理器安裝在計算機上，計算機與故障診斷模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動軸承故障檢測與診斷系統(tǒng)，其特征是所述數(shù)據(jù)處理器內(nèi)置有由MATLAB軟件編好的算法程序。
【專利摘要】本實用新型提供一種滾動軸承故障檢測與診斷系統(tǒng)，由變速電機、聯(lián)軸器、軸承座、轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)軸、抗震底座、軸承、傳感器模塊、振動加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電荷放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、計算機、數(shù)據(jù)處理器、故障診斷模塊組成；本實用新型通過在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中使用雙樹小波把非平穩(wěn)的故障振動信號分解為幾個不同頻帶的分量，克服了傳統(tǒng)離散小波和其他小波存在的頻帶混疊、平移可變、信號失真等諸多缺陷。通過實驗驗證該系統(tǒng)對比較微弱的早期故障有著較高的診斷精度，能準確地將故障定位到具體的部位，適合工業(yè)現(xiàn)場的軸承狀態(tài)檢測與故障診斷，具有很大的使用和推廣價值。
【IPC分類】G01M13/04
【公開號】CN205067090
【申請?zhí)枴緾N201520916562
【發(fā)明人】劉桐桐, 王朝閣, 李攀, 張玉皓, 任學平
【申請人】內(nèi)蒙古科技大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月11日