機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--基于DSP技術(shù)為機(jī)車軸承設(shè)計(jì)故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)

he is of of it is to of In is It is on it to of It of it of in of I. he is to is is of to a of to of is to of is an of to be of is to of of to on of to is in is of to of at in is in be to so in of as be to is to is 1. of . of If of is in of be of in ; of is d; of of ; of is is is by SM of be be of c ir c ( in n e r 21 01 c ir c ( o u t e r 21 01 ( r o r )1 021 B. e of of to is . as of in in of as . If of in of it a of is so of is to of it is it by of on is by of to is to or of is We of of is SP by we of we to to is is it of of is in is In in , To we is of of is to of of of of of on of of C. in of is of is by of on of we be by of on ow of he of is 3. of of "so FT to (1) of (2) of (3) of is by of SP is of be is in of of A/D of of of of of is by of To to FT is up V. FT of is in at is to SP It of be in to 1 he of ,1994, 2 of ,2004,（ 2） : 4043, 3 he of ,996, 4 he 993 ,（ 8） :3034, 5 he of ,994. 6 2003. 7 2003. 基于 術(shù)為機(jī)車軸承設(shè)計(jì)故障診斷監(jiān)控系統(tǒng) 摘要 滾動(dòng) 軸承是機(jī)車運(yùn)行組件的關(guān)鍵部件之一 ,因?yàn)樗苯雨P(guān)系到機(jī)車的性能和安全。在本文章中 ,監(jiān)控系統(tǒng)為機(jī)車軸承基于 個(gè)系統(tǒng)使用振動(dòng)分析方法來診斷滾動(dòng)軸承的故障。它是在全面的共振解調(diào)和快速傅立葉變換技術(shù)基礎(chǔ)上 ,采用”相關(guān)的方法”來處理 有效的提高了軸承故障監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)特性 ,靈敏度 ,辨別和測量精度 ,它可以預(yù)測火車頭運(yùn)行中的故障和監(jiān)測瞬態(tài)故障。 關(guān)鍵詞 : 共振解調(diào)技術(shù)；數(shù)字信號(hào)處理器；相關(guān)方法 1 引言 列車有較高的安全需求是因?yàn)樗乃俣仍诓粩嗵岣?。軸承故障是造 成多樣的交通事故和影響鐵路安全的主要因素之一。目前 ,鐵路系統(tǒng)通常采用軸承溫度探測器來監(jiān)察機(jī)車軸承的狀況。理論分析和大量的實(shí)踐證明 ,軸承溫度探測器可以在一定程度上防止意外發(fā)生 ,但大部分的軸承故障對(duì)溫度是不敏感的。當(dāng)軸承的溫度超過范圍系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào) ,但不幸的是這時(shí)候軸承損傷已經(jīng)發(fā)生 ,甚至是事故已發(fā)生。因此 ,為了更早期更準(zhǔn)確的找到故障 , 必須采用更先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng)。大部分的軸承故障對(duì)振動(dòng)信號(hào)非常的敏感。故障可能會(huì)導(dǎo)致軸承的振動(dòng)增加。經(jīng)分析和處理結(jié)果表明與監(jiān)測軸承溫度相比振動(dòng)信號(hào)比溫度的手段有更多的優(yōu)勢。 2 系統(tǒng)的組 成和工作過程 根據(jù)需要 ,監(jiān)視器的軸承故障監(jiān)測系統(tǒng)為機(jī)車軸承配置了兩套偵測系統(tǒng) : 測是用在正常情況條件下 ,而固定檢測用在軸承故障的連續(xù)檢測。這個(gè)系統(tǒng)采用特殊復(fù)合傳感器在同一時(shí)間收集軸承的振動(dòng)和溫度信號(hào)。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理 ,將獲得相應(yīng)的故障水平和上升了的溫度。在這個(gè)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集單元。報(bào)警信息通過接口會(huì)傳送至所有的車廂 ,使工作人員可以及時(shí)的處理 ,與此同時(shí) ,故障數(shù)據(jù)和列車的相關(guān)信息如目前的位置和速度將通過全球定位系統(tǒng)轉(zhuǎn)交給派遣中心 ,派遣中心將采用相應(yīng)的 措施 。 調(diào)度中心 統(tǒng) 工業(yè)計(jì)算機(jī) 文書資料 儀器的故障診斷 儀器的故障診斷 . 3 為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù) 譜分析 在正常情況下 ,滾動(dòng)軸承的各部分 (內(nèi)圈 ,外圈 ,滾動(dòng)體 ,保持架 )將保持相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。如果一些元素的表面 (保持架除外 )已有裂縫 ,而且這些裂縫在相鄰表面也有 ,這時(shí)瞬時(shí)脈沖振動(dòng)必須開啟。 假設(shè)在軸承中滾動(dòng)體的數(shù)量為 Z；滾動(dòng)體的直徑為 d；軸承的內(nèi)圈和外圈的平均直徑為 D；軸承的頻率是0f。假設(shè)內(nèi)圈是固定的 ,外圈是回轉(zhuǎn)的 ,振動(dòng)頻率可以通過不同軸承零件的表面缺陷得到。 )(21 01 內(nèi)圈 )(21 01 外圈 )(1 021 滾動(dòng)體 這些頻率可以被稱為內(nèi)圈 ,外圈和滾動(dòng)體的特色故障頻密程度。 振解調(diào)技術(shù) 我們根據(jù)軸承零件的共振可以收集振動(dòng)信號(hào) ,并使用包絡(luò)線探測器檢測故障信號(hào)的包絡(luò)線 , 包絡(luò)線探測器可以充分的分析故障的性質(zhì) ,這就是”共振解調(diào)技術(shù)”。一個(gè)零件的表面 ,如滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈 ,外圈和滾動(dòng)體極易在運(yùn)作的過程中損壞 (如點(diǎn)蝕 ,剝落 ,裂縫和劃痕等 )。如果一些軸承零件的表面在操作過程中有局部損傷和壓力機(jī)故障斑點(diǎn) ,必然會(huì)給操作帶來影響。如果影響持續(xù)的時(shí)間很短 ,而且能源分歧的頻率范圍是廣泛的 ,那么振動(dòng)頻率的能源與范圍是小的。由于帶寬的寬的脈沖 ,它理所應(yīng)當(dāng)?shù)陌斯逃懈哳l率的振動(dòng) ,通過滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈 ,外圈 ,滾動(dòng)體和保持架的固有頻率。共振解調(diào)信號(hào)被分離是通過帶通濾波器的中心頻率和它的固有頻率相等實(shí)現(xiàn)的。然后包絡(luò)線解調(diào)是通過有衰解振動(dòng)波使用的軟件或電路開展的 ,抹掉高頻率衰解振動(dòng)中的高頻成分。我們只獲得低頻包絡(luò)信號(hào)的故障特征的信息。包絡(luò)信號(hào)的頻譜分析是通過數(shù)字信號(hào)處理器來進(jìn)行的 ,我們可以取得非常高的頻率決議比例和很容易的找到相 應(yīng)的故障的頻率 ,從而我們可以軸承故障的診斷。 共振解調(diào)技術(shù) ,電動(dòng)諧振器的共振頻率的設(shè)計(jì)高于正常的振動(dòng)頻率和有限高次諧波的頻率。因此 ,可以有效的抵制低頻信號(hào)包括正常的振動(dòng)信號(hào)。共振回應(yīng)放大信號(hào)振幅的脈沖信號(hào)和它的振蕩時(shí)間加長。因此 ,故障信號(hào)是擴(kuò)大在時(shí)域上的信號(hào)。在包絡(luò)檢測和低通過濾器之后 ,低頻共振解調(diào)信號(hào)高噪聲信號(hào)比被輸出。信號(hào)處理系統(tǒng)如圖 2 所示。 在軸承組件帶來共振的影響下，形成的振蕩不斷衰減。通過研究每個(gè)衰減振蕩，我們可以看到，其頻率是軸承組件的固有頻率，振幅衰減振蕩是受到故障強(qiáng)度的影響 。振幅包絡(luò)信號(hào)的衰減振蕩反映故障的大小，而且頻密的重復(fù)程度取決于對(duì)故障的定位。系統(tǒng)有抗干擾低頻振動(dòng)，高信號(hào)與噪聲的比例的表現(xiàn)。 絡(luò)檢測 軸承故障在軋制過程中經(jīng)?；匾鹫饎?dòng)。不同的故障有不同的字頻。該字頻系統(tǒng)檢測是包絡(luò)信號(hào)的頻率 (這個(gè)頻率被積累通過對(duì)軸承元件碰撞的故障 )，而不是軸承的振動(dòng)頻率。當(dāng)我們分析故障信號(hào)，共振頻率 (載波 )必須除去包絡(luò)解調(diào)。因?yàn)榘j(luò)信號(hào)已充分包括了所有故障的信息，消除載波，將不會(huì)有任何不利于分析的影響。 4 硬件和軟件設(shè)計(jì) 硬件框圖如圖 3所示 該電路包括 兩部分 :振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理和軸承狀態(tài)分析。信號(hào)預(yù)處理部分符合信號(hào)的擴(kuò)增，轉(zhuǎn)換和共振解調(diào)。軸承狀態(tài)分析部分滿足頻譜分析信號(hào)，”相關(guān)法”處理，故障分級(jí)處復(fù)合式傳感器 頻率帶通濾波器 溫度信號(hào)處理 包絡(luò)檢測 數(shù)字信號(hào)處理器 故障振動(dòng)信號(hào) 溫度信號(hào) 包絡(luò)信號(hào) 圖 2 信號(hào)預(yù)處理 軸承溫度和空氣溫度差分放大器 復(fù)合傳感器 振動(dòng)信號(hào)放大器 頻帶濾波器 包絡(luò)檢測 低頻通濾波器 鍵盤 液晶顯示器 數(shù)字信號(hào)處理器 串行通信 報(bào)警 圖 3 軸承故障監(jiān)測硬件框圖 理，軸承狀況報(bào)告和與周邊設(shè)備溝通等。 實(shí)現(xiàn) 要有 3 種 法 :1、只包括加法和減法，沒有運(yùn)作的復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)因子。 2、包括運(yùn)作的復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)因子。 3、比特位置反演的運(yùn)作。通過這樣的數(shù)據(jù)處理，振動(dòng)元件計(jì)算在 的工作量明顯減少。系統(tǒng)反應(yīng)的時(shí)間可以得到改進(jìn)。 模塊化設(shè)計(jì)是通過軟件的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，軟件的設(shè)計(jì)包括振動(dòng)信號(hào)的集合和溫度增量信號(hào)， A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)預(yù)處理， 換，計(jì)算功率譜，故障分級(jí)的判斷，保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)。任務(wù)調(diào)度是通過事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)這種方式進(jìn)行的。用來消除干擾，”相關(guān)的意思是” 換的結(jié)果進(jìn)行處理，以保證故障回升信號(hào)有效。 5 結(jié)語 振動(dòng)處理的 法是采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在同一時(shí)間差溫測量方法中加入綜合評(píng)定的系統(tǒng)。高能力的 成信號(hào)處理。這個(gè)系統(tǒng)可以滿足實(shí)時(shí)處理的要求。它結(jié)合機(jī)車監(jiān)控和地面分析監(jiān)測振動(dòng)的信號(hào)和溫度。早期診斷和報(bào)警裝置為機(jī)車軸承故障提供保障能保證機(jī)車運(yùn)行安全。 參考資料 1 王德志 . 診斷和保持軋制軸承 M. 北京： 中國鐵道出版社， 1994 2 石華豐，殷存毅華 . 故障診斷機(jī)車軸承 j. 電氣傳動(dòng)機(jī)車， 2004 3 梅紅冰 . 振動(dòng)監(jiān)測與診斷滾動(dòng)軸承 M. 北京：中國機(jī)械出版社， 1996 4 梅紅冰 . 故障診斷滾動(dòng)軸承使用包絡(luò)分析，軸承， 1993 5 馮耿賓 . 振動(dòng)診斷技術(shù)的研究機(jī)車故障 M. 北京：中國鐵道出版眾議院， 1994 6 姜思米 . 硬件開發(fā) M. 北京：中國機(jī)械出版社， 2003 7 慶袁 . 應(yīng)用設(shè)計(jì) M. 北京： 中國機(jī)床出版社， 2003