外文翻譯--基于DSP技術(shù)為機(jī)車軸承設(shè)計故障診斷監(jiān)控系統(tǒng)

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he is of of it is to of In is It is on it to of It of it of in of I. he is to is is of to a of to of is to of is an of to be of is to of of to on of to is in is of to of at in is in be to so in of as be to is to is 1. of . of If of is in of be of in ; of is d; of of ; of is is is by SM of be be of ? ? c ir c ( in n e r 21 01 ? ? ? c ir c ( o u t e r 21 01 ? ? ? ( r o r )]1[ 021 ? B. e of of to is . as of in in of as . If of in of it a of is so of is to of it is it by of on is by of to is to or of is We of of is SP by we of we to to is is it of of is in is In in , To we is of of is to of of of of of on of of C. in of is of is by of on of we be by of on ow of he of is 3. of of "so FT to (1) of (2) of (3) of is by of SP is of be is in of of A/D of of of of of is by of To to FT is up V. FT of is in at is to SP It of be in to 1] he of ],1994, [2] of ],2004,（ 2） : 40~43, [3] he of ],996, [4] he 993 ,（ 8） :30~34, [5] he of ],994. [6] 2003. [7] 2003. 基于 術(shù)為機(jī)車軸承設(shè)計故障診斷監(jiān)控系統(tǒng) 摘要 滾動 軸承是機(jī)車運(yùn)行組件的關(guān)鍵部件之一 ,因為它直接關(guān)系到機(jī)車的性能和安全。在本文章中 ,監(jiān)控系統(tǒng)為機(jī)車軸承基于 個系統(tǒng)使用振動分析方法來診斷滾動軸承的故障。它是在全面的共振解調(diào)和快速傅立葉變換技術(shù)基礎(chǔ)上 ,采用”相關(guān)的方法”來處理 有效的提高了軸承故障監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)特性 ,靈敏度 ,辨別和測量精度 ,它可以預(yù)測火車頭運(yùn)行中的故障和監(jiān)測瞬態(tài)故障。 關(guān)鍵詞 : 共振解調(diào)技術(shù)；數(shù)字信號處理器；相關(guān)方法 1 引言 列車有較高的安全需求是因為它的速度在不斷提高。軸承故障是造 成多樣的交通事故和影響鐵路安全的主要因素之一。目前 ,鐵路系統(tǒng)通常采用軸承溫度探測器來監(jiān)察機(jī)車軸承的狀況。理論分析和大量的實踐證明 ,軸承溫度探測器可以在一定程度上防止意外發(fā)生 ,但大部分的軸承故障對溫度是不敏感的。當(dāng)軸承的溫度超過范圍系統(tǒng)將發(fā)出警報 ,但不幸的是這時候軸承損傷已經(jīng)發(fā)生 ,甚至是事故已發(fā)生。因此 ,為了更早期更準(zhǔn)確的找到故障 , 必須采用更先進(jìn)的監(jiān)測系統(tǒng)。大部分的軸承故障對振動信號非常的敏感。故障可能會導(dǎo)致軸承的振動增加。經(jīng)分析和處理結(jié)果表明與監(jiān)測軸承溫度相比振動信號比溫度的手段有更多的優(yōu)勢。 2 系統(tǒng)的組 成和工作過程 根據(jù)需要 ,監(jiān)視器的軸承故障監(jiān)測系統(tǒng)為機(jī)車軸承配置了兩套偵測系統(tǒng) : 測是用在正常情況條件下 ,而固定檢測用在軸承故障的連續(xù)檢測。這個系統(tǒng)采用特殊復(fù)合傳感器在同一時間收集軸承的振動和溫度信號。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理 ,將獲得相應(yīng)的故障水平和上升了的溫度。在這個系統(tǒng)中設(shè)計數(shù)據(jù)采集單元。報警信息通過接口會傳送至所有的車廂 ,使工作人員可以及時的處理 ,與此同時 ,故障數(shù)據(jù)和列車的相關(guān)信息如目前的位置和速度將通過全球定位系統(tǒng)轉(zhuǎn)交給派遣中心 ,派遣中心將采用相應(yīng)的 措施 。 調(diào)度中心 統(tǒng) 工業(yè)計算機(jī) 文書資料 儀器的故障診斷 儀器的故障診斷 ………. 3 為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù) 譜分析 在正常情況下 ,滾動軸承的各部分 (內(nèi)圈 ,外圈 ,滾動體 ,保持架 )將保持相對穩(wěn)定的工作狀態(tài)。如果一些元素的表面 (保持架除外 )已有裂縫 ,而且這些裂縫在相鄰表面也有 ,這時瞬時脈沖振動必須開啟。 假設(shè)在軸承中滾動體的數(shù)量為 Z；滾動體的直徑為 d；軸承的內(nèi)圈和外圈的平均直徑為 D；軸承的頻率是0f。假設(shè)內(nèi)圈是固定的 ,外圈是回轉(zhuǎn)的 ,振動頻率可以通過不同軸承零件的表面缺陷得到。 ? ? )(21 01 內(nèi)圈? ? ? )(21 01 外圈? ? ? )(]1[ 021 滾動體? 這些頻率可以被稱為內(nèi)圈 ,外圈和滾動體的特色故障頻密程度。 振解調(diào)技術(shù) 我們根據(jù)軸承零件的共振可以收集振動信號 ,并使用包絡(luò)線探測器檢測故障信號的包絡(luò)線 , 包絡(luò)線探測器可以充分的分析故障的性質(zhì) ,這就是”共振解調(diào)技術(shù)”。一個零件的表面 ,如滾動軸承的內(nèi)圈 ,外圈和滾動體極易在運(yùn)作的過程中損壞 (如點(diǎn)蝕 ,剝落 ,裂縫和劃痕等 )。如果一些軸承零件的表面在操作過程中有局部損傷和壓力機(jī)故障斑點(diǎn) ,必然會給操作帶來影響。如果影響持續(xù)的時間很短 ,而且能源分歧的頻率范圍是廣泛的 ,那么振動頻率的能源與范圍是小的。由于帶寬的寬的脈沖 ,它理所應(yīng)當(dāng)?shù)陌斯逃懈哳l率的振動 ,通過滾動軸承的內(nèi)圈 ,外圈 ,滾動體和保持架的固有頻率。共振解調(diào)信號被分離是通過帶通濾波器的中心頻率和它的固有頻率相等實現(xiàn)的。然后包絡(luò)線解調(diào)是通過有衰解振動波使用的軟件或電路開展的 ,抹掉高頻率衰解振動中的高頻成分。我們只獲得低頻包絡(luò)信號的故障特征的信息。包絡(luò)信號的頻譜分析是通過數(shù)字信號處理器來進(jìn)行的 ,我們可以取得非常高的頻率決議比例和很容易的找到相 應(yīng)的故障的頻率 ,從而我們可以軸承故障的診斷。 共振解調(diào)技術(shù) ,電動諧振器的共振頻率的設(shè)計高于正常的振動頻率和有限高次諧波的頻率。因此 ,可以有效的抵制低頻信號包括正常的振動信號。共振回應(yīng)放大信號振幅的脈沖信號和它的振蕩時間加長。因此 ,故障信號是擴(kuò)大在時域上的信號。在包絡(luò)檢測和低通過濾器之后 ,低頻共振解調(diào)信號高噪聲信號比被輸出。信號處理系統(tǒng)如圖 2 所示。 在軸承組件帶來共振的影響下，形成的振蕩不斷衰減。通過研究每個衰減振蕩，我們可以看到，其頻率是軸承組件的固有頻率，振幅衰減振蕩是受到故障強(qiáng)度的影響 。振幅包絡(luò)信號的衰減振蕩反映故障的大小，而且頻密的重復(fù)程度取決于對故障的定位。系統(tǒng)有抗干擾低頻振動，高信號與噪聲的比例的表現(xiàn)。 絡(luò)檢測 軸承故障在軋制過程中經(jīng)?；匾鹫饎?。不同的故障有不同的字頻。該字頻系統(tǒng)檢測是包絡(luò)信號的頻率 (這個頻率被積累通過對軸承元件碰撞的故障 )，而不是軸承的振動頻率。當(dāng)我們分析故障信號，共振頻率 (載波 )必須除去包絡(luò)解調(diào)。因為包絡(luò)信號已充分包括了所有故障的信息，消除載波，將不會有任何不利于分析的影響。 4 硬件和軟件設(shè)計 硬件框圖如圖 3所示 該電路包括 兩部分 :振動信號預(yù)處理和軸承狀態(tài)分析。信號預(yù)處理部分符合信號的擴(kuò)增，轉(zhuǎn)換和共振解調(diào)。軸承狀態(tài)分析部分滿足頻譜分析信號，”相關(guān)法”處理，故障分級處復(fù)合式傳感器 頻率帶通濾波器 溫度信號處理 包絡(luò)檢測 數(shù)字信號處理器 故障振動信號 溫度信號 包絡(luò)信號 圖 2 信號預(yù)處理 軸承溫度和空氣溫度差分放大器 復(fù)合傳感器 振動信號放大器 頻帶濾波器 包絡(luò)檢測 低頻通濾波器 鍵盤 液晶顯示器 數(shù)字信號處理器 串行通信 報警 圖 3 軸承故障監(jiān)測硬件框圖 理，軸承狀況報告和與周邊設(shè)備溝通等。 實現(xiàn) 要有 3 種 法 :1、只包括加法和減法，沒有運(yùn)作的復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)因子。 2、包括運(yùn)作的復(fù)數(shù)旋轉(zhuǎn)因子。 3、比特位置反演的運(yùn)作。通過這樣的數(shù)據(jù)處理，振動元件計算在 的工作量明顯減少。系統(tǒng)反應(yīng)的時間可以得到改進(jìn)。 模塊化設(shè)計是通過軟件的設(shè)計來實現(xiàn)的，軟件的設(shè)計包括振動信號的集合和溫度增量信號， A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)預(yù)處理， 換，計算功率譜，故障分級的判斷，保存數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)。任務(wù)調(diào)度是通過事件觸發(fā)和時間觸發(fā)這種方式進(jìn)行的。用來消除干擾，”相關(guān)的意思是” 換的結(jié)果進(jìn)行處理，以保證故障回升信號有效。 5 結(jié)語 振動處理的 法是采用系統(tǒng)設(shè)計，在同一時間差溫測量方法中加入綜合評定的系統(tǒng)。高能力的 成信號處理。這個系統(tǒng)可以滿足實時處理的要求。它結(jié)合機(jī)車監(jiān)控和地面分析監(jiān)測振動的信號和溫度。早期診斷和報警裝置為機(jī)車軸承故障提供保障能保證機(jī)車運(yùn)行安全。 參考資料 [1] 王德志 . 診斷和保持軋制軸承 [M]. 北京： 中國鐵道出版社， 1994 [2] 石華豐，殷存毅華 . 故障診斷機(jī)車軸承 [j]. 電氣傳動機(jī)車， 2004 [3] 梅紅冰 . 振動監(jiān)測與診斷滾動軸承 [M]. 北京：中國機(jī)械出版社， 1996 [4] 梅紅冰 . 故障診斷滾動軸承使用包絡(luò)分析，軸承， 1993 [5] 馮耿賓 . 振動診斷技術(shù)的研究機(jī)車故障 [M]. 北京：中國鐵道出版眾議院， 1994 [6] 姜思米 . 硬件開發(fā) M]. 北京：中國機(jī)械出版社， 2003 [7] 慶袁 . 應(yīng)用設(shè)計 M]. 北京： 中國機(jī)床出版社， 2003