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1、o..第17卷第4期华侨大学学报(自然科学版)Vl17No4uaversaturaeeet.1996年10月JournalofHqiaoUniity(NlScinc)o1996滚动轴承故障诊断专家系统的研究‘¹吕俊白º施敏芳,,(¹华侨大学精密机械工程系º华侨大学计算机科学系泉州362011)摘要对专家系统技术在滚动轴承故障诊断中的应用进行了探索和研究.文中介绍了开发滚动轴,承故津在线诊断专家系统的设计思想和实现方法并重点讨论知识库的开发以及实时数据库的建立.,,,关锐词在线故障诊断滚动轴承专家系统故障树分类号TH165.3,随着计算机技术在实时监测
2、与诊断领域应用的不断深化将基于知识的专家系统技术应.用于诊断领域已成为现代诊断技术发展的一个重要方向滚动轴承是旋转机械中最常采用的.,,,部件之一也是容易产生故障的部件近年来国内外有关轴承的研究表明轴承的振动与噪声对机电设备的振动、噪声及寿命有重要的影响.因此,对滚动轴承的故障预测和诊断技术是当.“今国内外研究的重点本文所介绍的滚动轴承故障诊断专家系统是我们研制旋转机械故障集.”;成诊断专家系统的一个子系统它可用于对滚动轴承的运行工况进行在线监测能及时预报轴,.承在运行中出现的异常现象并对其故障进行诊断同时分析故障原因和提出处理对策1诊断特征提取为正
3、确识别、诊断滚动轴承的故障,必须合理地提取诊断特征.滚动轴承由于使用条件和,、、、、、、、,环境的不同会出现磨损压痕裂纹表面剥落胶着烧损锈蚀变色等各种异常现象这些.,异常现象将引起设备振动因此,采用振动诊断法通过监测旋转机械运行时轴承处的振动信、.,,,,号然后进行数据处理信号分析就可判定滚动轴承的工况是否正常进而诊断其故障为此我们提.取特征频率和固有频率作为诊断特征Ll特征频率、、.,滚动轴承产生故障时其内外滚道滚动体和保持架可能会有缺陷当滚动体通过缺陷位,.置时,而冲击脉冲的周期将发生冲击而产生周期性故障冲击脉冲从而引起轴承振动T是由.,,T~产
4、生缺陷的部位决定的其周期的倒数为人(人1/T)fr反映了故障特征称fr为特征频.,,〔。率当机器在匀速状态下运行若轴承出现故障则在其振动频谱是会出现特征频率的谱峰(振幅增大).因此,可以用故障的特征频率作为诊断特征.,一一,本文199602。6收到福建省自然科学基金资助项目华侨大学学报(自然科学版)1996年,:。,根据几何学的条件轴承旋转时由于故障而产生的特征频率求法如下设为机器转速,,,“,D为轴承节园直径d为滚动体直径N为滚动体个数为接触角则保持架故障特征频率fc_、,.,,,,_,,_、,,,_J”二一,拄二‘‘,n~;又(dcosa;_一~
5、一Nd;_~~一N苦、1‘一景‘一)产’外/”环一’的村J故障特,场征频率f0沪,~笼长(1、‘一景co-一sa)内f刁环一,的“J故障特,u征频率关沪’一笼长120D一~汗一一一够OD一”~俘阵~甲120_、.,,.,_、。~_卜n尸,d一一~~一d.(l+头eosa);~;只l一(eosa)2‘上’‘“’一,’滚动体故障一特征频率几。长【、诀’]‘D,切了““J~,汁队坪卜~甲120“D一LZ固有频率,,:为避开流体动力噪声的干扰提高诊断信号的信噪比目前多采用20~60kH的频带作.(一般为20~40kH:)就在这,为诊断频带轴承元件的固有频率一
6、频带内轴承元件出现缺陷.,(振幅增大)或结构不规则时激发各个元件以其固有频率振动由于各轴承元件的固有频率取、.,,决于本身的材料外形和质量因此其振动与轴的回转频率无关例如滚动体(钢球)固有频率.0424.,·,·丫万7厄万H沪,式中r为半径(m)p为材料密度(kgm一3)E(N为几-为弹性模量r.m一2),,由轴承故障产生的冲击会激起轴承的共振振动信号的幅度值大小体现了冲击力的大..,因此,小直接反应了轴承的损坏情况可提取固有频率作为诊断特征参数2系统组成图1为滚动轴承故障诊断专家系统的结构框图.(l)知识获取机构.为获取和管理知识提供各项操作,本系
7、统为用户提供动态编辑知识库,,、诊断用户的功能能对知识进行动态编辑即实现知识的录入结果、.l}丫添加删除与修改.,人一机接口(2)解释机构用于提供关于推理过程的解释“”;“用HOW?解释系统如何得到结论用WHY?"解释知识库一丹推理机卜升数据库;“”系统为什么要提问有关数据用HELP提供帮助信.息等知众取.1卜构在线监,颧{{}知识库中包含关于滚动轴承诊断方法与策略的1卜,以及诊断对象的征兆与故障之间的各种因果关专家知识知识系知识等.它具有知识存储、检索、编排和修改等功图l滚动轴承故障诊断专家系统框图,.,以构造模块化的知识库能为了便于对知识库的应用
8、和管理我们将诊断知识分类和分级数据库中存放着用户咨询时输入的数据、系统运行所需的初始数据、判断轴承工况的诊断
