機(jī)械監(jiān)測(cè)診斷理論與技術(shù)

機(jī)械監(jiān)測(cè)診斷理論與技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：董淵哲班級(jí)：碩2076組號(hào)：第6組學(xué)號(hào)：3112301045

《檢測(cè)診斷理論與技術(shù)》課程實(shí)驗(yàn)說明實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和掌握監(jiān)測(cè)診斷中機(jī)械振動(dòng)的測(cè)量方法，掌和頻域分析方法；同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)得到對(duì)象在不同狀態(tài)下的本門課程中所學(xué)到的各種監(jiān)測(cè)診斷方法應(yīng)用提供部分原始信的目的如下：1.學(xué)習(xí)和掌握采用壓電加速度傳感器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)；2.學(xué)習(xí)和掌握采用電渦流位移傳感器測(cè)量回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)3.學(xué)習(xí)和掌握振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字濾波處理方法；4.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的頻域分析和頻譜插值方法5.學(xué)習(xí)和掌握時(shí)域參數(shù)計(jì)算方法；6.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)分析；7.學(xué)習(xí)和掌握回轉(zhuǎn)機(jī)械基本的軸心軌跡分析方法；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.完成減速箱振動(dòng)加速度信號(hào)2.完成滾動(dòng)軸承振動(dòng)加速度信3.完成轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析報(bào)告內(nèi)容1．完成對(duì)測(cè)量到的齒輪振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字濾波處理（低通、高通和帶通數(shù)字濾波處理結(jié)果比較）2.完成對(duì)對(duì)測(cè)量到的齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析3.針對(duì)測(cè)量的滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)，完成振動(dòng)信號(hào)的波形分析和常用的有量綱指標(biāo)、無量綱指標(biāo)計(jì)算4.針對(duì)測(cè)量的轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)，完成軸心軌跡分析5.針對(duì)測(cè)量的轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)，完成自相關(guān)函數(shù)計(jì)算和頻譜插值分析實(shí)驗(yàn)一齒輪振動(dòng)診斷實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)和掌握采用壓電加速度傳感器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)；2.學(xué)習(xí)和掌握振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字濾波處理方法；3.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的頻域分析方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)分別對(duì)正常和故障狀態(tài)齒輪進(jìn)行了信號(hào)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為齒輪箱的輸入軸，采用的是后五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采樣頻率為15000Hz，傳感器位置及各個(gè)齒輪齒數(shù)如圖1所示。齒輪各軸轉(zhuǎn)頻及嚙合頻率分別如表1.1和表1.2所示。然后分別用數(shù)字濾波和振動(dòng)信號(hào)的頻域分析方法對(duì)采集到的齒輪振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析。圖1.1傳感器位置及齒輪齒數(shù)表1.1齒輪各軸轉(zhuǎn)頻表1.2嚙合頻率三、實(shí)驗(yàn)分析1.齒輪振動(dòng)信號(hào)的數(shù)字濾波處理實(shí)驗(yàn)采集了多組數(shù)據(jù)，現(xiàn)取出其中比較典型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采樣頻率：15000HZ數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：8000，其中包含故障齒輪箱高速軸低速軸(故障軸)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、以及正常齒輪箱低速軸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本次試驗(yàn)采用的是后五組數(shù)據(jù)。在MATLAB中繪出得到故障齒輪低速軸振動(dòng)信號(hào)的波形圖如圖1.2所示。圖1.2振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形圖附：clearallt=(0:1/15000:7999/15000)y=load('lower.txt')figureplot(t,y)1)低通數(shù)字濾波：用鼠標(biāo)在譜圖上選擇濾波的截止頻率如圖1.3所示。圖1.3選擇濾波器的截止頻率濾波器單位脈沖響應(yīng)序列的長(zhǎng)度為100，得到單位脈沖響應(yīng)函數(shù)如圖1.4所示。圖1.4濾波器的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)低通濾波結(jié)果比較如圖1.5所示。圖1.5低通濾波器結(jié)果比較從圖1.5中可以看出低通濾波后信號(hào)中只保留了所選的低頻分量。2)高通數(shù)字濾波：用鼠標(biāo)在譜圖上選擇濾波的截止頻率如圖1.6所示。圖1.6選擇濾波器的截止頻率濾波器單位脈沖響應(yīng)序列的長(zhǎng)度為100，得到單位脈沖響應(yīng)函數(shù)如圖1.7所示。圖1.7濾波器的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)高通濾波結(jié)果比較如圖1.8所示。圖1.8高通濾波器結(jié)果比較從圖1.8中可以看出高通濾波后信號(hào)中只保留了所選的高頻分量。2)帶通數(shù)字濾波：用鼠標(biāo)在譜圖上選擇濾波的截止頻率如圖1.9所示。其中：X=1.0e+003*2.33644.4378temp=2.3364e+003X=1.0e+003*6.45626.7880圖1.9選擇濾波器的截止頻率濾波器單位脈沖響應(yīng)序列的長(zhǎng)度為100，得到單位脈沖響應(yīng)函數(shù)如圖1.10所示。圖1.10濾波器的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)帶通濾波結(jié)果比較如圖1.11所示。圖1.11帶通濾波器結(jié)果比較從圖1.11中可以看出帶通濾波后信號(hào)中只保留了所選的頻率分量。2.齒輪振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析振動(dòng)信號(hào)的幅值譜圖如圖1.12所示。圖1.12振動(dòng)信號(hào)的幅值譜圖從圖中可以看到762HZ及1522兩個(gè)幅值明顯較大的頻率，且有較明顯的變頻帶，存在著調(diào)制現(xiàn)象，750Hz為齒輪副1/2的嚙合頻率，較小的頻率簇集中在1522～3200Hz之間，所有頻率集中在5000Hz以下；在齒輪波形的時(shí)域波形中有較為明顯的以齒輪轉(zhuǎn)頻為周期的沖擊現(xiàn)象，由此可判斷出齒輪存在著斷齒。

實(shí)驗(yàn)二滾動(dòng)軸承振動(dòng)診斷試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)和掌握采用壓電加速度傳感器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)；2.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的頻域分析方法；3.學(xué)習(xí)和掌握時(shí)域參數(shù)計(jì)算方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過壓電加速度傳感器測(cè)量滾動(dòng)軸承的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，軸承型號(hào)：6308滾珠數(shù)Z=8鋼球直徑d=15mm滾道節(jié)徑E=65.5mm接觸角a=6度，采用的是第一組人員數(shù)據(jù)，采樣頻率是10240Hz，然后通過時(shí)域參數(shù)和頻域分析對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析。軸承的特征頻率為：外圈故障特征頻率：fo=80.6Hz，內(nèi)圈故障特征頻率：fi=129Hz，滾動(dòng)體故障特征頻率：fe=53.7Hz。三、實(shí)驗(yàn)分析由MATLAB程序可得信號(hào)的時(shí)域波形如圖2.1所示，信號(hào)的幅值譜如圖2.2所示。圖2.1振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形圖圖2.2振動(dòng)信號(hào)的幅值譜圖該信號(hào)的有量綱指標(biāo)和無量綱指標(biāo)計(jì)算值如表2.1所示。表2.1有量綱指標(biāo)和無量綱指標(biāo)計(jì)算值MeanValueStdValueVarValueSkewnessValuekurtosisValueP_PValueXrValue-30.4388109.91071.2080e+0040.556813.67291.4835e+00348.4599XmeanValueXrmsValueXpValueKValueCValueIValueLValue65.7345109.9040816.72881.67197.431312.42472.2679(1)從信號(hào)的時(shí)域波形和頻域波形中可以看出該軸承信號(hào)較為復(fù)雜，說明該軸承包含了各種的故障，但該振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域波形具有較明顯的周期性沖擊與調(diào)制現(xiàn)象(衰減脈沖周期約為0.0124秒)，沖擊最大幅值近似相等，沖擊衰減振蕩信號(hào)出現(xiàn)的周期與外圈的特征頻率一致(80.6Hz)，所以與軸承外圈剝落的信號(hào)最為相似；(2)從軸承的有量綱指標(biāo)和無量綱指標(biāo)計(jì)算值，可以看出與軸承外圈故障的有量綱指標(biāo)和無量綱指標(biāo)計(jì)算值最為接近；所以綜上所述該軸承故障主要是軸承外圈剝落方面的問題。

實(shí)驗(yàn)三回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)和掌握采用電渦流位移傳感器測(cè)量回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)；2.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的頻譜插值方法；3.學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)分析；4.學(xué)習(xí)和掌握回轉(zhuǎn)機(jī)械基本的軸心軌跡分析方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移信號(hào)的測(cè)試，采用電渦流位移傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)子的x,y方向的位移。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用第六組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采樣頻率為2000Hz，采樣長(zhǎng)度為2048，靈敏度為8mv/um。三、實(shí)驗(yàn)分析(1)軸心軌跡的繪制由于老師給的MATLAB程序在處理我的轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)了問題，因此通過查閱相關(guān)的資料我自己編了處理轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)的MATLAB程序，首先得到轉(zhuǎn)子的軸心軌跡如圖3.1所示。圖3.1轉(zhuǎn)子軸心軌跡圖從轉(zhuǎn)子的軸心軌跡中可以看出轉(zhuǎn)子軸心軌跡近似為一個(gè)橢圓說明存在著較大的不平衡，且從圖3.7中可以看到頻域圖中能量集中在1倍頻處同時(shí)還出現(xiàn)了較小的高次諧波更說明了轉(zhuǎn)子存在的不平衡。(2)轉(zhuǎn)子信號(hào)的自相關(guān)分析這里選用水平振動(dòng)方向的轉(zhuǎn)子信號(hào)，得到振動(dòng)信號(hào)的波形圖如圖3.2所示。圖3.2轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的波形圖相關(guān)函數(shù)(調(diào)用函數(shù)計(jì)算)如圖3.3所示。圖3.3轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)(調(diào)用函數(shù)計(jì)算)相關(guān)函數(shù)(按公式計(jì)算)如圖3.4所示。圖3.4轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)(按公式計(jì)算)循環(huán)相關(guān)函數(shù)(按公式計(jì)算)如圖3.5所示。圖3.5轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的循環(huán)相關(guān)函數(shù)(按公式計(jì)算)從以上圖形中可以看出自相關(guān)信號(hào)與原信號(hào)相比，達(dá)到了消噪和保留周期信號(hào)的目的。(3)轉(zhuǎn)子信號(hào)的頻譜插值計(jì)算選擇與做自相關(guān)分析相同的信號(hào)進(jìn)行頻譜插值計(jì)算。振動(dòng)信號(hào)的波形圖如圖3.6所示。圖3.6轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的波形圖轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的頻域圖如圖3.7所示。圖3.7轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)的頻域圖選擇頻譜分量插值前的頻率/Hz、幅值和相位/o是：fp=207.5195am=4.5307e+003ph=161.9244選擇頻譜分量插值前的頻率/Hz、幅值和相位/o是：fp=208.0032am=4.8370e+00