[实用新型]一种基于振动检测的滚动轴承故障检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于振动检测的滚动轴承故障检测装置，属于故障诊断领域。

背景技术

在机械故障诊断领域内，滚动轴承是机械设备中最为常见、也是最容易损坏的元件之一。研究表明，滚动轴承故障90%由轴承元件表面的局部损伤造成，如外圈、内圈、滚动体表面的点蚀、裂纹和剥落等。当发生这些损伤时，滚动体高速旋转经过这些损伤处就会受到周期性的冲击，在振动中产生周期性振动信号，这些振动信号包含有丰富的故障信息，能够准确地反映轴承故障引起的撞击、振荡、转速改变和结构变形等故障。

为了能够保证工业生产设备的安全运行，就必须要实现对滚动轴承的有效监控。建立基于振动检测的滚动轴承故障检测装置，需要考虑基于振动检测的滚动轴承故障检测装置的构成、连接等问题。

发明内容

本实用新型提供了一种基于振动检测的滚动轴承故障检测装置，以用于解决对建立基于振动检测的滚动轴承故障检测装置的结构、连接问题。

本实用新型的技术方案是：一种基于振动检测的滚动轴承故障检测装置，包括电机1、传动轴2、联轴器3、测试轴承4、加速度传感器5、前置放大器6、A/D转换器7、STM32现场监测设备8、GPRS模块9、网络10、数据库服务器11、PC机12；

所述测试轴承4通过传动轴2、联轴器3与电机1相连，加速度传感器5固定在测试轴承4上，加速度传感器5输出端通过前置放大器6与A/D转换器7相连，A/D转换器7通过USB接口将现场采样数字信号送入STM32现场监测设备8，STM32现场监测设备8提取后的数据通过GPRS模块9、网络10传至数据库服务器11，PC机12通过网络10获取数据库服务器11中的数据。

所述STM32现场监测设备8为STM32F429型微控制器。

其中，在测试轴承4上安装三个加速度传感器5，进行轴承轴向、径向以及垂直方向的振动信号采样。

本实用新型的工作原理是：

采用加速度传感器5对现场轴承振动信号进行采样，通过前置信号放大器6将模拟采样信号放大，经A/D转换器7将模拟采样信号转换为数字采样信号，通过USB接口输入STM32现场故障诊断设备8进行分析；STM32现场监测设备8中设有算法可有效达到故障识别的目的（如；设有特征提取模块和故障识别模块，经特征提取模块处理，可有效从背景噪声、平滑信号中分离出表征故障的突变信息，用于构建特征向量，故障识别模块处理过程包括训练阶段和分类阶段，通过特征提取模块中部分特征向量构造训练样本，输入故障识别模块以完成故障预测模型的构建，然后将其余特征向量用作测试样本，通过故障预测模型进行预测，以达到故障识别的目的）。若STM32现场监测设备8不能有效识别轴承的故障类型，则通过GPRS模块9和网络10将特征提取后的有效数据发往远程故障诊断中心的数据库服务器11，PC机12通过网络10获取数据库服务器11中的有效数据，由诊断中心知识库和诊断专家协作，完成对轴承故障类型的有效识别。若轴承处于故障状态，远程故障诊断中心及时对现场工作人员做出反馈，达到有效排除故障的目的。

其中，已发表的（丁红斌,秦会斌,孙顺远.基于STM32的虚拟示波器的设计与实现[J].电子器件，2009,32(6):1007-1010）期刊文献，文中提到“系统采用意法半导体公司开发的基于Cortex-M3内核的新型32位微控制器STM32F103x作为主控芯片。该芯片内部集成了全速USB2.0设备接口模块和16通道的12位高精度A／D转换器，能够实现1MHz的采样速度。”可见将USB接口用于传输大数据是现有的已成熟的技术。

其中，已发表的（董睿智.基于HHT的微机保护算法研究及其平台开发.2013）硕士论文，文中提到“论文分析了HHT的特性和具体使用方法，在MATLAB的HHT计算程序模块上使用了最新的MATLAB-STM32联合编程工具，实现了HHT算法的程序应用化。”由此可见，将具体算法设计成STM32中的实际应用算法模块已是一项成熟的技术。

其中，已发表的（邵洲,汪爱明,丁铖，孟国营.基于GPRS的轴流式主扇风机远程监测系统研究[J].煤炭工程，2013,45(5):129-131,134）期刊文献，文中提到“轴流式主扇风机监测中心与Internet相联，采用IP+UDP协议现实与GPRS的通信，对远程监控终端的工作状态进行检测，系统总体结构体系如图1所示。”可见GPRS和Internet组网传输数据是现有的已成熟的技术。