基于ARM和DSP的嵌入式轴承故障检测系统

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1、浙江大学硕士毕业论文第一章概述【摘要】本章主要介绍了轴承故障的原因，国内外轴承故障诊断的研究和应用现状，以及设计嵌入式滚动轴承自动检测仪的背景和本课题的主要内容。1．1引言机械设备在国民经济生产和人们日常生活中有着非常重要的作用，机器失效和机器停产都会造成巨大的经济损失并给人民生活带来极大的不便。机械产品大多都是由零部件组成的，随着产品结构越来越复杂，功能越来越完善，对各部件紧密配合、协同工作的要求越来越高，一个零部件的失效或者故障都可能引起整个系统的崩溃，造成重大的事故，比如在2005年6月4日，土耳其全新高速列车因为机械事故导致列车出轨，造成至少139人遇难，损失惨重。现代化工

2、业产品的生产正朝着大型化、高自动化方向发展，在提高生产效率方面固然有其绝对的积极意义，但也伴有一定的问题需要我们注意和解决，比如一旦发现产品不合格，就要逐一检查每一个生产环节，诊断和排除故障所需要的时间大大地增加。这样，研究并应用在线实时设备状态检测、故障诊断的意义就非常重大了。据日本统计，在采用故障诊断预测技术后，事故率减少了75％，维修费降低25％～50％。我国每年用于设备维修的费用多达250亿元，若将故障诊断技术推广，每年可减少事故50％～70％，节约维修费用10％～30％，效益相当可观。故障诊断技术⋯在机械行业的应用已有相当长的历史并积累了很多丰富的经验，所谓故障诊断就是通

3、过在部件上安装适当的传感器，采集检测信号，然后把信号输入到计算机通过’+定的算法对机器系统的故障模式进行分类和识别，或者根据现有的知识和一定的推理机制推断出其故障之所在。一般诊断过程如图1．1所示：浙江大学硕士毕业论文图1．1故障诊断过程示意图轴承是各种旋转机械中应用最广泛也是历史很悠久的一种通用机械部件，在经济建设中有着举足轻重的作用。如今，滚动轴承的生产己经实现了高度标准化，有着多种尺寸规格和精度等级的系列型号，可以在相当宽广的范围内满足用户对轴承的基本要求，这样，轴承质量的好坏在整套机械设备的安全运转中占有非常重要的因素，所以，利用现代工业计算机发展的最新技术，应用有效轴承故

4、障诊断算法对生产的轴承进行快速的故障检测与诊断有着非常重要的意义。1．2国内外检测技术现状目前有很多轴承故障检测方法，大致可以分为：振动法、噪声法、温度法、油样分析法口】。其中振动法使用最为广泛口】，它是通过安装在轴承座或箱体适当方位的振动传感器监测轴承振动信号，并对此信号进行分析与处理来判断轴承工况和故障的。用振动法进行故障检测，可分为时问检测法和频率检测法【”。时间检测法中目前比较成熟的几个检测参数是15J：峰值、有效值、峰值因数、峭度和脉冲因数等。频率分析法中有代表性的检测项目有：同步均衡、对数倒频谱、可调频率分析法、高频共振分析法和短时信号处理等。目前，国内外开发生产的轴承

5、故障检测系统大都是根据振动法原理设计的【6】。浙江火学硕士毕业论文1．2．1国内技术现状振动的度量在数学上可以用速度、加速度来表示，相对来说可以设计出速度型和加速度型振动测量仪，我国轴承工业界在80年代初期研制开发了加速度型和速度型两大类轴承振动测试仪。速度型传感器由于其频响达到15KHz，基本覆盖了轴承的振动频谱范围，所以应用比较普遍。加速度计型传感器就其本身来说频响可以大于15K，但是由于使用中经常要加入弹簧和传振杆来构成传感系统，其频响往往低于6KHz，不能覆盖轴承的全部振动频率，但是这种传感器简单，不易损坏，在实际中使用也比较多【”。目前国内轴承振动检测仪的生产厂家主要有宁

6、波的中策仪器、杭州轴承研究所以及大连的轴承仪器厂。宁波中策仪器的Is0910．1轴承振动测试仪采用的是加速度传感器，采集轴承振动的加速度信号，通过振动的分贝值来检测质量好坏。杭州轴承研究所的BVT系列轴承振动测试仪采用的是速度型传感器，测量轴承振动的速度信号，通过高频、中频、低频三个频段滤波后，计算时域振动的RMs值，并结合一些故障诊断算法如共振解调法对轴承的质量好坏进行综合判断。大连的轴承测试仪也是采用加速度型的，与宁波的中策仪器类似吼目前国内几种普遍使用的轴承振动测试仪主要存在以下的一些不足：1．几乎都是单机版，工人劳动强度大。一个操作工在一天8小时工作条件下要对6000个轴承

7、进行测试，工人要完成上料、看仪表、听异啻、看波形等一系列工作，而且基本上要求在lO秒内完成，劳动强度非常大，容易误判。2．对轴承故障的判断方法是通过操作工用耳机听异音的方式进行判别，方式相对落后，而且J家也不能对采购商提供具体每个轴承的数据。需要特别指出的是，由于工人劳动强度很大，而且综合素质参差不齐，再加上工人通过听异音的方式判别轴承质量好坏，这些因素累加起来，对轴承质量好坏的判别不能提供很高的保证。浙江大学硕士毕业论文1．2．2国外技术现状国外现在已经开始尝试使用