复杂机械传动系统故障诊断

摘要

森吉米尔冷轧机是生产硅钢片和不锈钢产品的关键设备之一。生产中传动系统发生异常振动并伴有明显噪声，若不及时维修，将会使传动系统受到严重的破坏而造成长时间的停产检修，经济损失巨大。 采集含有故障信息的传动系统多测点的振动加速度等信号，运用功率谱分析以及小波分析等特征提取方法对采集的信号进行分析，初步判断出故障源位于右卷取电机的6056MC3深沟球轴承，原因为滚动体损伤故障，并通过有效的实验方法验证了这一点。按故障诊断的结果停机更换相应的轴承后，再开机工作，异常振动消失。经进一步检测，振动信号的能量降低一到两个数量级。此次故障诊断效果明显，诊断方法有效。这对提高森吉米尔冷轧机的生产能力，保证安全生产，提高产品质量具有十分重要的意义。 本文结合传动系统结构，运用功率谱分析和小波分析等手段，并对复杂机械传动系统的振动信号进行了故障特征的提取，主要的研究内容包括： (1)介绍和分析了小波分析的原理。 (2)利用功率谱分析，小波分析等方法推断出引起冷轧机异常振动的故障源处于右卷取电机轴承，通过实验进一步得到验证，部分否定了参考资料中关于滚珠轴承滚动体对内外圈特征通过频率的说法。 (3)应用现场验证的方法，对冷轧机维修实现后的传动系统再次进行检测，并分析和处理了与故障期间相同测点的信号，分析结果经对比后可以看出：维修效果良好，理论分析有效。 结果证明，小波分析在故障特征信号提取中是有效的，但是在测试过程中出现了非特征信号故障，而所有参考资料都是把该型故障的振动按具有特征故障来对待。该方法对机械系统的故障诊断尤其是轴承的故障诊断具有很好的实用意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究目的及范围

1.2课题研究的意义

1.3当前国内、外的研究动态

1.3.1故障诊断技术的发展历史及分类

1.3.2冷轧机故障诊断的现状

1.3.3振动分析方法

1.4本论文的主要研究内容

1.4.1研究内容

1.4.2论文结构

2小波分析及在故障诊断中的应用

2.1小波分析

2.1.1一维连续小波变换

2.1.2离散小波变换

2.2小波变换的特点

2.2.1相对傅里叶变换的优点

2.2.2小波变换的特点

2.3小波尺度和位移的离散化方法

2.4小波包的基本理论

2.4.1小波包的定义

2.4.2小波包的分解与重建

2.5小波变换在故障诊断中的应用

2.5.1小波变换在故障诊断中的应用概述

2.5.2小波变换故障诊断的应用范围

2.6小波变换在机械系统故障诊断中的应用

3冷轧机传动系统及故障信号的采集与分析

3.1冷轧机机组平面布置及基本工作过程

3.2冷轧机传动系统参数

3.2.1冷轧机传动系统减速箱参数

3.2.2冷轧机传动系统各轴承特征频率参数

3.3测试系统及测点布置

4故障信号的提取及分析

4.1森吉米尔20辊冷连轧机传动系统测试功率谱分析

4.1.1各通道信号的自谱分析

4.1.2功率谱参数分析及故障初步判定

4.2右卷取电机轴的支承及结构形式分析

4.3小波故障诊断分析在轴承故障诊断中的应用

4.3.1轴承外环故障的小波诊断分析

4.3.2轴承滚动体故障的小波诊断分析

4.4冷轧机右卷取电机异常振动故障的小波诊断分析

4.5故障原因的深层次分析

5故障诊断结论的现场验证

5.1测试系统

5.1.1测试系统主要设备

5.1.2测试系统框图及测点布置

5.1.3测试使用的加速度计

5.2森吉米尔20辊冷轧机传动系统测试谱分析

5.2.1右卷取电机各测点的功率谱图

5.2.2维修前后概率密度函数参数对比

5.3结论分析

6结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢