基于虚拟仪器技术的滚动轴承振动特性测试及分析研究

摘要

滚动轴承是当代机械设备中一种非常重要的零部件，广泛应用于工业、农业、汽车、火车、飞机等运输设备中。各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性和各项经济指标，都与滚动轴承有着密切的关系。尤其是随着科学技术的发展，滚动轴承在国民经济和国防建设中正起着越来越突出的作用。为确保滚动轴承正常运行，及时发现滚动轴承的故障，因此对滚动轴承的出厂质量和在线运行状况进行测量和分析是十分必要的。 本文根据滚动轴承的振动机理，确定了滚动轴承监测分析模型。同时设计并开发了基于虚拟仪器技术的整个滚动轴承振动监测及故障诊断分析仪器系统。文中对系统的工作原理、组成结构、实验结果以及仪器运行过程中出现的误差都进行了比较详细的描述。 本论文主要包含了以下内容： 1．根据滚动轴承振动机理，建立了滚动轴承的监测分析模型。根据滚动轴承振动的时域图和频谱图，辅助以振动参数：峰值、峰值因子、峭度、各个频段的振动分贝数，对滚动轴承的性能进行分析，并对轴承进行故障诊断。 2．利用虚拟仪器软件LABVIEW编写了整个滚动轴承振动监测及故障诊断系统的软件程序部分。包括数据卡采集子模块、数字滤波器、振动参数计算分析显示子模块、数据存储和读取子模块、故障诊断子模块等。实现了LABVIEW与VC++、MATLAB程序包的互相调用以及对大批量测试数据进行操作的数据库功能。 3．对整个滚动轴承振动监测系统进行系统标定工作。分析了系统工作中可能出现的一些误差，并提出了一些减小误差的方法。 该设备已经投入到轴承生产厂进行现场作业，从运行结果和完成的测试实验可以看出，整个系统的使用效果十分令人满意。设备功能完备，测量结果和诊断结果相当准确，并且使用方便，效率高，升级快捷，应用前景十分看好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究概况

1.2.1国外研究发展概况

1.2.2国内研究发展概况

1.3课题来源和研究的目的及意义

1.3.1课题来源

1.3.2课题研究的目的及意义

1.4本文研究的主要内容

第二章 滚动轴承的故障特征及振动机理

2.1滚动轴承的失效形式

2.2滚动轴承的振动机理

2.3滚动轴承故障特征频率计算

2.4轴承元件固有频率

第三章 滚动轴承的振动信号分析及故障诊断的基本方法

3.1滚动轴承的诊断方法

3.2滚动轴承振动信号的处理方法

3.2.1传统傅立叶变换

3.2.2短时傅立叶变换

3.2.3小波变换

3.2.4二次FFT变换

第四章 虚拟仪器技术

4.1虚拟仪器概述

4.1.1虚拟仪器的概念

4.1.2虚拟仪器的特点

4.1.3虚拟仪器与传统仪器的比较

4.2虚拟仪器的构成

4.2.1虚拟仪器的硬件组成

4.2.2虚拟仪器的软件组成

4.3虚拟仪器的应用

第五章 滚动轴承振动测试分析系统

5.1滚动轴承测试检测模型的建立

5.2振动测试系统的结构组成

5.3振动测试系统的配置

5.3.1振动测试平台简介

5.3.2振动测点选择

5.3.3速度传感器与加速度传感器的比较

5.3.4前置信号调理模块

5.4振动信号的滤波处理方法

5.5振动测试系统的振动数据采集

5.6振动测试系统的软件开发

5.6.1软件开发平台LabView介绍

5.6.2软件系统结构框架

5.6.3系统主要功能模块设计

第六章 系统的测试实验和测试结果分析

6.1系统构成及测试对象

6.2实验工况与主要技术指标

6.2.1实验工况

6.2.2系统的主要技术指标

6.3虚拟仪器软件面板及功能简介

6.4幅值实验处理结果

6.5故障识别实验结果

第七章 系统测试中的误差分析

7.1测试系统的标定

7.2测试系统的误差分析

7.2.1零点误差

7.2.2振动信号采集中的误差

7.2.3振动信号处理和计算中的误差

第八章 结论和展望

8.1全文总结

8.2展望

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文

致谢