[发明专利]滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法无效

专利信息
申请号: 201110054488.2 申请日: 2011-03-08
公开(公告)号: CN102183366A 公开(公告)日: 2011-09-14
发明(设计)人: 郑敏;余光伟;王成龙;李俊;朱贸;刘江山 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: G01M13/04 分类号: G01M13/04;G01H1/14
代理公司: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 何文欣
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 滚动轴承 振动 测量 故障 分析 装置 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及轴承检测与故障分析装置及方法,特别是一种滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法。

背景技术

滚动轴承是精密机械零件,广泛应用于航空航天、高铁、机床、车辆、冶金等国民经济诸多领域和国防建设。轴承是关键基础件,是旋转机械不可缺少的支承和传递动力的元件。轴承质量好坏直接影响其配套主机和装备的精度与性能。因此,对轴承质量进行控制,可以减少经济损失和防止事故发生,增加国内轴承企业的竞争能力。

振动和噪声性能与寿命和可靠性是滚动轴承的重要质量和性能指标。滚动轴承的寿命和可靠性理论是建立在材料滚动接触疲劳理论基础上的,随着材料和制造技术的进步,很多应用场合,如精密仪表,轿车和家用电器,对轴承振动和噪声特性的要求日趋严格,已经上升为第一重要的质量指标。

目前,国内轴承行业广泛使用的轴承速度型振动测量仪,如杭州轴承试验研究中心研制的BVT系列轴承振动(速度)测量仪、大连科汇轴承仪器有限公司研制的S07907V系列速度型轴承振动测量仪都是用模拟电路来实现对轴承的振动速度信号进行处理,仅完成单一参数(轴承振动速度有效值)的测量,且没有相应的分析功能,只能定量而不能定性地分析轴承质量水平。此外,其产品的灵活性差,功能扩展困难、升级成本高。而国外轴承公司,如SKF研制MVH 90C/200C轴承振动测试仪,采用数字量来处理信号,实现多参数来判别轴承振动,并具有数字信号分析功能。国内的轴承振动测量仪器仍然与国外的同类先进企业存在着较大的差距,产品的实际可靠性有待进一步的改进。发明的滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法,将数字信号处理技术应用于滚动轴承振动测量和故障诊断,为微小型深沟球轴承减振降噪,提高轴承精度、性能、寿命和可靠性提供有力的手段。

发明内容

本发明的目的在于为满足轴承制造厂以及实验室检验和分析轴承振动之需要,提供一种滚动轴承振动测量和故障分析装置及方法。运用虚拟仪器技术和数字信号处理技术对调理后的滚动轴承振动信号进行数字量处理,准确测量轴承振动速度有效值、振动速度峰值和振动速度波峰因数,并能对轴承的振动速度信号进行时域分析、FFT分析、包络谱分析、离散小波分析、小波包分析和HHT分析,有效提取轴承故障特征频率,故障判断准确,实际可靠性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

本发明提供了一种滚动轴承振动测量和故障分析装置包括被测轴承安装装置、速度传感器、信号调理电路、数据采集设备和计算机,被测轴承安装在所述被测轴承安装装置的心轴上,所述速度传感器的传振杆以规定的压力置于被测轴承外圈外圆柱面的中部平面上,测量方向沿轴承径向且垂直于轴承的轴线,信号调理电路和数据采集设备连接到计算机;速度传感器测量轴承外圈的径向振动速度信号,将拾取到的轴承径向振动速度信号转换成相应的电信号,该电信号经信号调理电路处理后,输送到数据采集设备,由数据采集设备对调理后的信号进行A/D转换,转换成计算机能处理的数字信号,最后由计算机对数字信号进行分析和处理。

本发明提供了一种滚动轴承振动测量和故障分析方法,对调理后的滚动轴承振动速度信号进行数字量处理和分析。计算轴承振动速度有效值、振动速度峰值和波峰因数,并能对轴承的振动速度信号进行时域分析、FFT分析、包络谱分析、小波分析、小波包分析和HHT分析,对轴承振动进行定量和定性地分析,准确判断故障轴承的故障原因。

轴承振动速度有效值计算是利用离散信号的均方根值计算公式                                               ,其中为离散的轴承振动速度信号,N为采样点数,为计算的轴承振动速度有效值。轴承振动速度峰值利用峰值计数法,从离散信号(采样点数为N)中找出n个峰值,则离散信号的峰值指标为: ,其中为计算的轴承振动速度峰值。轴承振动速度波峰因数利用公式,其中X为计算的轴承振动速度波峰因数。

包络谱分析采用Hilbert幅值解调法。Hilbert变换得到的解析信号实部为实信号本身,虚部为其Hilbert变换,解析信号的幅值即为信号的包络,再进行频谱分析,最后得到包络谱。信号Hilbert变换的结果是,构造解析信号, 其中幅值函数为,对幅值函数进行频谱分析,得到包络谱。

离散小波分析采用Mallat算法,,

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