基于多傳感器信息融合的滾動(dòng)軸承故障診斷研究.pdf

1、隨著社會(huì)進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)日新月異，在能源、運(yùn)載、國(guó)防等涉及國(guó)計(jì)民生領(lǐng)域，常常需要制造大型、復(fù)雜、難加工的精密零件，因此對(duì)加工這些精密零件的數(shù)控機(jī)床的精度、可靠性及壽命等提出了更高的要求。在高速、高加速度、重載荷等非常規(guī)工況下，振動(dòng)、沖擊、變形等因素常對(duì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生很大影響，容易導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床部件發(fā)生故障或者損壞。一方面影響到工件的加工質(zhì)量，另一方面造成數(shù)控機(jī)床的可靠性降低、壽命縮短甚至報(bào)廢。滾動(dòng)軸承是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中最重要最易損壞的部件，

2、大約有30％的機(jī)械故障都是由滾動(dòng)軸承引起的[1]，因此研究滾動(dòng)軸承狀態(tài)信息與故障之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與診斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。傳統(tǒng)的單一傳感器檢測(cè)滾動(dòng)軸承故障的方法，由于檢測(cè)信息少，且容易受到外界干擾或傳感器自身故障等多個(gè)方面的原因，會(huì)使診斷的準(zhǔn)確率偏低，甚至造成誤判或錯(cuò)判。因此，本文基于多傳感器信息融合技術(shù)，研究診斷數(shù)控機(jī)床滾動(dòng)軸承故障的技術(shù)與方法。多傳感器信息融合的基本原理是充分利用多傳感器

3、信息，并通過對(duì)這些傳感器及其檢測(cè)信息的合理支配和使用，將各傳感器在空間和時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合，產(chǎn)生對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋或描述。其目的是通過對(duì)多傳感器檢測(cè)信息的多方優(yōu)化導(dǎo)出更多的有用信息，最終提高診斷的準(zhǔn)確率和有效性，消除單個(gè)傳感器自身的局限性。多傳感器信息融合的突出優(yōu)點(diǎn)就是信息的冗余性、容錯(cuò)性、互補(bǔ)性、實(shí)時(shí)性和低成本性。
　　 本文以LabVIEW軟件作為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一套數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中滾動(dòng)軸承的故

4、障診斷系統(tǒng)。通過分析滾動(dòng)軸承故障信號(hào)的特征，選用加速度傳感器和電流傳感器檢測(cè)滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號(hào)和電機(jī)電流信號(hào)，進(jìn)行預(yù)處理后，經(jīng)NIELVIS送入NI中的PCI-6251數(shù)據(jù)采集卡，基于LabVIEW軟件平臺(tái)編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集；同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將LabVIEW和Microsoft Access數(shù)據(jù)庫相接，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、添加、修改和刪除等功能；利用LabVIEW軟件良好的硬件匹配性和Matl

5、ab軟件強(qiáng)大而方便的信號(hào)處理功能，在LabVIEW中用Matlab Script Node調(diào)用Matlab軟件對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行小波降噪和小波分析；采用Hilbert變換對(duì)小波分解的第一層細(xì)節(jié)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲取滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)，并通過快速傅立葉變換對(duì)滾動(dòng)軸承信號(hào)進(jìn)行頻譜分析；通過理論計(jì)算求出滾動(dòng)軸承的故障特征頻率，在頻譜圖中以滾動(dòng)軸承的故障頻率為中心頻率，向前2.5Hz和向后2.5Hz這一5Hz的頻帶寬的能量作為滾動(dòng)軸承的故障信號(hào)特征值，