振动诊断技术在数控机床状态监测与故障诊断中应用的研究

论文摘要

设备故障诊断技术在保障设备的安全运行,预防事故发生,实现设备状态维修,提高设备寿命等方面起到了关键性的指导作用,取得了显著的经济效益和社会效益。振动诊断技术是进行机械设备状态监测与故障诊断最常用最有效的手段。本文旨在研究振动诊断技术在数控机床进行状态监测与故障诊断中的应用。主要研究如下工作:分析数控机床的结构特点,确定监测和诊断的对象;研究状态监测的监测参数、测点及方向、测试工况和监测周期的确定方法;在定期监测的基础上,建立了数控机床的振动状态判断标准;并对数控机床进行状态识别与趋势分析。总结常用的振动信号处理和分析方法。振动信号预处理方法包括滤波、时域同步平均法和包络解调法。振动信号分析方法包括时域分析和频域分析两大类:时域分析主要有统计分析和相关函数分析,统计分析包括幅值概率密度分析以及提取时域波形的特征参数和无量纲动态指标;频域分析包括频谱分析、倒频谱分析、包络分析。针对数控机床最易发生的轴承故障和齿轮故障进行重点研究。滚动轴承着重研究因故障引起的冲击脉冲振动机理,滚动轴承故障特征频率的计算方法,滚动轴承典型故障振动的时域和频域特征及针对不同故障类别采用不同诊断方法,并通过实际诊断证明包络解调法是滚动轴承诊断最有效的方法。齿轮方面利用动力学模型,在分析齿轮啮合刚度周期性变化的基础上,阐述了齿轮的振动故障机理;从信号调制角度分析齿轮故障特征,并具体分析各种典型故障振动的时域及频域特征;通过实际诊断证明齿轮故障诊断主要采用频域分析方法。同时也介绍了其它典型故障特征及成功诊断实例,包括主轴联轴器不对中、机械松动和电机故障等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 设备故障诊断技术意义
• 1.2 设备故障诊断技术发展
• 1.2.1 设备故障诊断技术发展概况
• 1.2.2 设备故障诊断技术发展趋势
• 1.3 设备故障诊断内容
• 1.4 振动诊断技术
• 1.5 研究意义、目的和主要内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究目的
• 1.5.3 研究主要内容
• 第二章 数控机床振动状态监测
• 2.1 数控机床结构特点
• 2.2 数控机床振动状态监测内容和基本步骤
• 2.2.1 状态监测内容
• 2.2.2 状态监测基本步骤
• 2.3 确定测试方案
• 2.3.1 振动测量参数选择
• 2.3.2 测点选择
• 2.3.3 测试工况确定
• 2.3.4 监测周期确定
• 2.4 建立振动测试系统
• 2.5 振动信号采集
• 2.5.1 采样间隔和频率混淆
• 2.5.2 泄漏及加窗处理
• 2.6 状态识别、趋势分析及预报
• 2.6.1 状态判断标准建立与状态识别
• 2.6.2 数控机床运行状态趋势分析
• 2.7 数控机床状态监测实际应用
• 本章小节
• 第三章 振动信号预处理与诊断方法
• 3.1 振动信号分类
• 3.2 信号预处理方法
• 3.2.1 滤波
• 3.2.2 时域同步平均
• 3.2.3 包络解调
• 3.3 振动信号分析
• 3.3.1 振动信号时域分析
• 3.3.2 振动信号频域分析
• 本章小节
• 第四章 数控机床振动故障诊断
• 4.1 滚动轴承故障诊断
• 4.1.1 滚动轴承振动机理分析
• 4.1.2 滚动轴承故障特征信息
• 4.1.3 滚动轴承典型故障分析
• 4.1.4 滚动轴承故障诊断方法
• 4.1.5 滚动轴承故障诊断实例
• 4.2 齿轮故障诊断
• 4.2.1 齿轮振动机理分析
• 4.2.2 齿轮故障频率特征
• 4.2.3 齿轮典型故障分析
• 4.2.4 齿轮故障诊断方法
• 4.2.5 齿轮故障诊断实例
• 4.3 其它典型故障及诊断实例
• 4.3.1 主轴联轴器不对中
• 4.3.2 机械松动
• 4.3.3 电机故障诊断实例
• 本章小节
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢