仿真技术在机械故障诊断中的应用

《仿真技术在机械故障诊断中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、仿真技术的应用实例摘要随着科技的发展计算机在应用的领域日益广泛，而计算机也在机械方而的应用也是无可替代的，其中仿真技术是计算机在机械领域的具体应用。计算机仿真技术是现代科学研究中一种非常重要的方法和工具，已经产生了很多成熟的技术和产詁，在理论上形成了一套完整的体系。木论文就是针对仿真技术在机械故障诊断中的应用解决了很多棘手的问题或者使问题的解决方法更加的简单和操作方便，机械故障诊断有很多种，但是此论文只是针对其中几个方面的实例突出仿真技术的应用：船舶柴油机故障在线诊断仿真技术的应用；计算机仿真技术在汽车修理屮的应用；共解调和小波分析在机械故障诊断屮的应用;基于连续小波变换的故障诊

2、断的仿真应用；虚拟现实技术在机械故障诊断屮的应用。有以下实例可以看岀计算机仿真技术能将机械故障解决的方法更加的简单和准确，大大的降低了系统的误井而且所产生的作用也是显著的、有效的、可靠的。关键字：仿真技术故障诊断1.共振解调和小波分析在机械故障诊断中的应用由丁•冲击是周期性的强迫振动，用F盯对轴承的振动信号进行频谱分析。能否提取出微小冲击的频谱呢?例如，数控机床加工模拟装置采用了型号为6307的轴承，在轴承外圈有故障时，采用ICP型加速度传感器进行测量，实测轴的转速为1450rpm,选择8Idh的采样频率，对轴承座的振动信号采样1024个点，振动信号的时域波形如图1所示。对图1的

3、信号进行FU「的频谱分析如图2所示。图I报动的时域渡形图2扼动的EFT槪谱共振解调技术是采用駛件提取微小脉冲冲击的冇效方法。设微小冲击脉冲是周期性的脉冲列，周期为1/f,脉冲宽度为TS。曲于冲击脉冲含冇丰富的高频分量，一般都在20kfk以上。因此，选取滤波器拉氏变换的数学模型为G(s)=K卷式中：K——滤波器的放大倍数，可根据调试效果进行选择，30——滤波器的中心频率，选3o=2JIXf0=2JI-20kHz,Q——滤波器的品质因数，选Q二10。共振解调技术其主要廿标是检测机械设备出现故障时的微冲击。利用加速度传感器监测机械设备的振动來获取轴承、齿轮及其它旋转机械因故障碰撞而产生

4、的微冲击信息。曲于冲击信号自身是包含无限次谐波的脉冲，高频分量尤其丰富，利用冲击信号的这一特点，采用高频谐振器剔除信号中难以区分正常与否的低频振动信息，获取信号中由碰撞冲击而产生的高频成分，出谐振器转换成一种高频自由衰减振荡的共振波形，再由解调屯路转换为低频信号，这样就可以从幅值和频率两方面实现高信噪比的故障诊断。齿轮箱、轴承等大型机械设备出现故障的明显特征是振动信号中含冇冲击信息。共振解调和小波分析分别采用駛件和软件的方式对冲击信息进行提取，它们之间有着密切的内在联系。例如，在进行机械设备故障诊断时，在振动信号的低频段采用常规的抗混滤波方式对采样信号进行频谱分析，这相当于小波分

5、析的低频段信号处理，采用宽时窗、窄谱窗。小波分析具有高的频率分辨率，在振动信号的高频段主要是诊断振动信号是否含有冲击信号。因为振动信号中的冲击分量幅度较低，冲击持续时间很短，用常规的滤波分析很难捕捉到此类型的冲击信号，因此采用共振解调的方式将冲击信号提取出來，这相当于小波分析的高频段信号处理，采用窄时窗、宽谱窗。小波变换的过程与滤波的过程密切相关，滤波器设计是小波分析中最关键的一个环节。小波分析实质上相当于进行计算机的软件滤波器设计与分析，而共振解凋方法采用的是侦件滤波器，它们解决提取某一感兴趣的信息的思路是一致的。当它们同时针对某一特定设备进行分析时，共振解调与小波分析的这种内

6、在联系是非常明显的，这对提高机械设备故障诊断的准确性有十分重要的意义。总结：采用共振解调与小波分析技术从强大的低频信号小提取夹带的微小冲击信号是十分有效的方法，恰好满足于诊断齿轮、轴承的机械故障，此方法已在轧机生产线上应用，准确预报了传动机构的初始故障，避免了各种重大事故的发生，为轧机的安全、高效运行提供了保障。2・基于连续小波变换的故障诊断的仿真应用在分析电气设备故障时，首先要进行信号采集，由于现场大的电磁干扰较大，并且在信号采集过程中也易产生各种干扰，这就造成被检测的信号屮包含有大量的各种噪声，例如白噪声等。［4］因此对采集到的信号应首先进行消噪处理，利用小波变换良好的时一频

7、特性进行有效消噪并提取出有用的信号，［3］进行故障点的检测和诊断。仿真实例：设含噪声和干扰信号模型为：5（f）=sin©）+吨）其中，"⑺为随机噪声151050-5“蛊密号6Q91O050501-1■Isiih'lilll1O图原信号波形和含噪咅信号波形现在利用MATLAB提供的连续小波GUI分析工具进行分析：I）分别选择Haar小波、Daubcchies小波和Meyer小波进彳亍分析，比较结果，其^Daubcchics小波选择的是DB4；比较结果见图2；50Coefficien