JJF1371-2012《加速度型滚动轴承振动测量仪》校准规范解读

一、制定背景 轴承的质量与设备的正常运行有着紧密的联系.为了保证轴承的质量,必须对轴承成品进行检测.检测的主要依据有国家标准、行业标准、企业标准.检测项目从重要性上分为3项:关键项目、主要项目及次要项目,其中振动检测是轴承检测项目中的主要检测项目.早在20世纪初人们就开始使用各种手段对轴承的振动情况进行检测,按照检测方式不同可以分为:人手感觉检测、扩音器听声检测、电子仪器仪表检测.随着传感器技术的广泛应用和电子技术的发展,国内普遍使用一种采用电测法检测轴承振动的设备.该设备的测试系统一般由两部分组成:拾振器和测振仪.拾振器就是传感器,测振仪是与不同拾振器匹配使用的调理电路与积分、微分电路,测得的振动量的时域参数可以在测振面板上直接读出.     

流致振动激光多普勒测振方法研究

流致振动是导致反应堆零部件失效的重要原因之一,测量获得堆芯狭小空间内复杂条件下零部件流致振动情况对反应堆安全设计至关重要,本文通过实验研究流体介质中物体振动的测量方法和测量精度,探索采用激光测振仪进行流致振动测量的方法.实验采用加速度传感器和激光多普勒测振仪进行了三种不同工况下的对比试验,将激励源给定的振动外加到试验件上,通过计算机采集相关振动信号.实验表明,加速度传感器和激光测振仪测量所得振动速度有较好的一致性,但随着频率的增加,测量相对误差变大.实验表明,进行水环境下振动测量时需要对激光多普勒信号进行水的折射率的补偿修正.     

高速精密轴承振动测试试验机的研制

为准确测量高速滚动轴承运转时内部的振动信号并对轴承进行故障诊断,本文研制出一种高速滚动轴承振动测量的试验机,详细阐述了测试装置、传感器安装方式、测试结果分析等。试验结果表明,该试验机运行平稳,具有良好的可靠性,可以用于高速轴承的试验研究。     

基于趋势项误差控制的频域积分算法研究与应用

针对工程测试中利用振动加速度积分获得位移时出现严重趋势项误差问题,采用低频衰减算法对加速度信号在频率内直接积分,并利用积分精度控制方程保证积分精度。通过与积分算法比较及验证,证明该算法对积分误差控制具有一定优势。搭建含限位冲击的振动测试实验台,研究该算法在工程测试中应用特性。实验研究表明,该算法可有效控制趋势项误差,且随待积分加速度基频提高积分所得位移信号与真实位移信号吻合度提升。基于所用测试系统,加速度信号基频超过3.8 Hz时积分幅值误差小于10%,满足工程测试需要;加速度基频大于4.35 Hz时积分峰值误差小于5%,可获得较好测试效果。     

振动传感器加速度示值测量结果的不确定度评定

随着测试技术的不断数字化、智能化和计算机化,振动传感器成为振动测试中的关键因素,一般可选择加速度来测量振动。本文以某一型号的测振仪为被测对象,选用比较法中频振动标准装置,在一定的环境条件下,对参考频率和参考加速度下的示值进行测量,并对振动传感器加速度的示值误差测量结果的不确定度进行分析和评定。     

基于LabVIEW的轴承故障检测系统

滚动轴承是铁路货车的主要部件,其性能的好坏直接影响列车速度的提高及运行安全。本课题通过采集、分析轴承的振动信号来判断其运行状态。在此基础上选择适当的压电加速度传感器、电荷放大器以及数据采集卡,用于采集滚动轴承在线的振动状况。轴承的振动信号经过硬件部分,最终传入计算机。信号分析处理采用频域分析法,直接对轴承振动信号进行频谱分析,结合频谱图的频率结构和特征频率的和频及差频分析,就可以判别出轴承的好坏。     

基于声振信号EMD分解的轻微碰摩故障诊断方法研究

针对转子系统局部碰摩故障特征及声音振动信号特点,采用一种基于声振信号经验模式分解(Empirical Mode Decomposition简称EMD)的轻微局部碰摩故障诊断方法对滑动轴承碰摩故障进行特征提取。由于EMD分解不需要固定的基函数,根据信号特征自适应的调整,从而实现碰摩特征及旋转激励背景信号自动分解。通过设计滑动轴承缺油工况轴承碰摩试验,并进行振动全息测试分析,将所得声振信号本征模式函数时域特征和边界谱特征与转子径向位移及轴承座加速度信号对比分析,确定了碰摩部件;从而证明基于声振信号EMD分解的碰摩故障诊断方法的有效性。     

1 550 nm全光纤激光多普勒测振系统研制

针对目前国内激光测振系统价格昂贵、使用不便的问题,采用1 550 nm波段成熟的窄线宽光源和光纤元器件研制了一套低成本的全光纤激光测振系统原理样机。此原理样机光路部分采用马赫?泽德干涉仪结构,搭建了外差式激光干涉光路,参考光被40 MHz的声光调制器调制,与测量光在光电探测器表面发生干涉,产生原始的激光多普勒信号;信号解调部分采用相位解调法对原始激光多普勒信号进行解调,得到振动目标的运动特性,包括位移、速度和加速度信息。采用本单位的振动标准装置对其性能进行了测试,实验结果表明：在10 ~ 2 000 Hz的中低频振动范围内,1 550 nm全光纤激光多普勒测振系统峰值位移、速度和加速度的测量误差在-0.6% ~ 0.7%内。该系统在中低频段具有较高的测量准确度,且成本相对较低、操作便捷,具有技术借鉴价值。     

基于MATLAB的PDV系统数据处理算法与实现

光子多普勒测振(Photonic Doppler Vibrometer,PDV)系统具有测量精度高、空间分辨力高、动态响应快等优点,适用于高温、高压、高速等特殊环境,应用范围广泛。数据处理是PDV系统的重要技术部分,旨在从含有大量噪声的测量数据中获得被测运动体的速度信息。本文在条纹法的基础上,针对原始信号的去噪、奇异点等问题,分别采用移动均值滤波以及小波变换法进行处理,最终得到被测物体的振动信息。利用激振台与经校准的激光测振仪进行振动测试对比实验,验证了该数据处理方法的可靠性和普适性。     

盖格尔机械式测振仪电信号输出

近年来虽然使用了某些电子式测振仪,但由于盖格尔测振仪非常适合于低频范围的振动位移测量,因而仍应用于测试和记录中低速发动机轴系的扭转振动。众所周知,盖格尔扭振仪划笔在纸带上的划迹对于分析来说显得小些,因此试验结果必须进行放大,和用手工或其他设备分解成简谐分量。这一工作是困难而费力的。为了把记录笔的运动转换成易于处理的电信号,在盖格尔扭振仪的传动杆端部粘接一个薄金属园板,并在其旁边安置一个电涡流传感器。电信号可以经过导线传送到振动测量设备示波器和微处理机,后者将发动机轴系的振动信号进行采样和以 FFT 算法将信号分解成简谐分量。文中介绍了使用一个既能产生电信号又能同时在纸带上画出波形的盖格尔扭振仪对一个柴油机推进装置进行扭转振动测量的试验结果。     

6203-2RZ轴承振动与噪声关系的实验研究

以实验为基础，研究了6203-2RZ轴承振动与噪声的关系。振动包括加速度有效值和速度有效值，噪声指声压级。数据处理结果表明，轴承振动与噪声的统计关系不明显。因此，不宜用轴承的振动代替轴承的噪声，应单独研究轴承的噪声问题，制定轴承噪声标准和相应的工艺标准。     

Multipoint laser vibrometer for modal analysis

Experimental modal analysis of multifrequency vibration requires a measurement system with appropriate temporal and spatial resolution to recover the mode shapes. To fully understand the vibration it is necessary to be able to measure not only the vibration amplitude but also the vibration phase. We describe a multipoint laser vibrometer that is capable of high spatial and temporal resolution with simultaneous measurement of 256 points along a line at up to 80 kHz. The multipoint vibrometer is demonstrated by recovering modal vibration data from a simple test object subject to transient excitation. A practical application is presented in which the vibrometer is used to measure vibration on a squealing rotating disk brake.     

Digital holographic interferometry for simultaneous orthogonal radial vibration measurements along rotating shafts

A digital holographic interferometry setup used to measure radial vibrations along a rotating shaft is presented. A continuous Nd:YAG laser and a high-speed digital camera are used for recording the holograms. The shaft was polished optically smooth to avoid speckle noise from the rotating surface. The light reflected from the shaft was directed onto a diffuser which in turn was imaged by the holographic system. Simultaneous measurements with a laser vibrometer were performed at one point and comparisons between the signals showed good agreement. It is shown that different vibration components of a rotating shaft can be simultaneously measured with this technique.     

滚动轴承复合故障振动建模及Lempel-Ziv复杂度评价

故障建模是探寻机械诊断中认知规律的关键环节。为了更能准确地预知振动特征,研究滚动轴承结合面间的多体接触与传递过程的耦合作用,根据Hertzian理论建立一种详细的计及内圈-外圈-轴承座传递过程的6DOF振动模型。从轴承实际运动学的角度刻画故障的形成及渐进发展过程,进而实现单点、复合故障的有效模拟,并与实验结果进行了比较。轴承运行过程中故障状态的变化,必然导致振动信号复杂性的变化。基于非线性动力系统理论,引入Lem-pel-Ziv复杂度指标评价运行状态。结果表明,单点及复合故障的信号具有不同的复杂度,反映了不同故障状态的动力学响应的差异。Lempel-Ziv复杂度能有效描述轴承振动信号的复杂性,可作为量化指标用于滚动轴承状态评价。     

基于小波时频框架分解方法的滚动轴承故障诊断

损伤点通过其它元件时引起的周期性冲击是判断滚动轴承局部损伤故障的关键特征信息.针对滚动轴承的振动特点,设计了小波时频框架,利用框架分解方法在匹配信号特征结构,直接提取特征信息方面的优势,分析了滚动轴承的振动信号.根据框架分解结果,在时频联合域内清晰直观地提取了滚动轴承局部损伤故障的周期性冲击特征,识别了滚动体、内圈和外圈的单点缺陷,与小波变换的对比验证了框架分解在检测滚动轴承局部损伤故障方面的有效性.     

基于时间-小波能量谱熵的滚动轴承故障诊断研究

针对轴承振动信号中存在周期性冲击这一现象,提出了时间-小波能量谱熵的计算方法,用于滚动轴承的故障诊断。首先构造脉冲小波,采用连续小波变换的方法得到时间域内小波能量谱,再沿时间轴计算能量谱熵,定量描述振动信号沿时间的分布情况,不同故障下轴承的冲击振动随时间变化程度不同,其时间-小波能量谱熵值也就不同。将不同故障轴承信号的时间-小波能量谱熵作为向量特征输入建立支持向量机,实现了对轴承的工作状态和故障类型的判断。实验结果表明,时间-小波能量谱熵可以有效地对滚动轴承进行故障诊断。     

基于振动信号分离的行星轴承故障特征提取

由于行星轴承振动信号传递路径的时变性,且行星齿轮箱中齿轮啮合振动信号较强,导致行星轴承故障特征提取较为困难。为此,提出了一种基于振动信号分离的行星轴承故障特征提取方法。该方法首先采用阶比分析技术将原始振动信号进行等角度采样;每当行星架旋转一周,采用Tukey窗进行加窗截取,按照啮合齿序重新拼接,构造振动分离信号。再采用离散随机分离从振动分离信号中提取行星轴承故障分量;最后进行包络谱分析提取故障特征。行星轴承内圈故障实测信号分析表明,该方法能有效提取行星轴承故障特征。     

滚动轴承故障脉冲信号提取及诊断:一种盲解卷积方法

运用一种基于峭度最大化的盲解卷积算法，从局部损伤的滚动轴承振动信号中提取或增强脉冲冲击信号。在对内、外圈存在损伤的轴承振动信号进行解卷积处理后，故障脉冲信号得以充分增强，而且在时域上呈规律地分布。另外，取2倍的解卷积信号样本标准差为阈值，通过时域阈值除噪，可以进一步得到提纯的故障脉冲序列。计算表明，其脉冲线周期性出现的平均频率与相应的故障特征频率相当吻合。     

基于BiLSTM的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承的故障诊断,设计并实现了一种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)的诊断模型。将原始振动信号直接作为模型输入,自动提取滚动轴承故障特征,可以对内圈、滚动体、外圈不同故障类型及不同损伤程度的滚动轴承进行故障识别。该模型通过BiLSTM神经网络自动提取轴承振动信号的深层信息,弥补了传统故障诊断方法需要人工提取特征的不足,实现端到端的滚动轴承故障智能诊断。滚动轴承实测振动信号实验结果表明故障识别准确率可以达到99.8%以上,该方法具有一定的应用价值。