机电设备故障诊断PPT教学课件-第3章 故障特征的识别方法（2）.ppt

1,机电设备故障诊断,重点实验室张建宇2011-10-24,EquipmentFaultDiagnostics,2,第3章故障特征的识别方法,3.1时域分析方法3.2频域精密诊断3.3解调技术3.4时频联合分析,本章内容：,3,常用参数指标：,均值,有效值,峰值,标准差,峭度,无量纲统计指标,3.1.1时域统计特性,有量纲统计指标,峰值指标,脉冲指标,波形指标,裕度指标,峭度指标,偏态指标,4,峰值：它对瞬时现象可得出正确的指示值。特别是初期阶段轴承表面剥落，非常容易由峰值的变化检测出来。对滚动体，保持架的冲击及突发性外界干扰或灰尘等原因引起的瞬时振动比较敏感，测量值的变化范围可能很大。,(4)时域指标的选择,3.1.1时域统计特性,5,峰值指标：表示波形是否有冲击的指标。一般说来，正常轴承振动的峰值指标范围为4到5之间。当滚动轴承出现剥落、裂纹、碎裂时，峰值指标达到10以上。,(4)时域指标的选择,3.1.1时域统计特性,6,峭度指标：理论值在3左右;根据它的变化值相对于K=3的情况，把正常轴承和损伤轴承区分开来。,(4)时域指标的选择,3.1.1时域统计特性,7,(4)时域指标的选择,3.1.1时域统计特性,1-无故障轴承6-内圈、滚动体点蚀故障2-滚动体点蚀故障7-外圈、滚动体点蚀故障3-内圈点蚀故障8-内圈裂纹故障4-外圈点蚀故障9-外圈裂纹故障5-内外圈环点蚀故障10-内外圈裂纹故障,轴承状态分类：,实验例证：,故障轴承,3.1.1时域统计特性,正常轴承,故障信号2,故障信号1,3.1.1时域统计特性,实验例证：时域指标的比较,峰值,有效值,3.1.1时域统计特性,脉冲指标,峭度指标,实验例证：时域指标的比较,3.1.1时域统计特性,12,时域指标诊断的特点,优点：直观、易于理解；包含的信息量大。缺点：不易直接看出所包含信息与故障的联系（只作定性分析）。结论：信号的时域统计分析（包括均值、均方根值、方差、概率密度函数等），在简单情况下可识别系统的状态。,3.1.1时域统计特性,13,(1)自相关的定义(2)自相关的应用(3)互相关简介,3.1.2信号的相关分析,14,相关分析又称为时延域分析，用于描述信号在不同时刻的相互依赖关系。自相关分析：描述的是同一信号中不同时刻的相互依赖关系。,(1)自相关的定义,3.1.2信号的相关分析,15,Rx()是偶函数。即为原图形的均方值注意：信号经过自相关分析后，反映随机成份能量集中于=0附近，而周期信号的能量将以原周期在轴上延续重复出现。,(1)自相关的定义,3.1.2信号的相关分析,16,作用：把随机信号和周期信号进行分离。原理：周期信号部分全部随周期的时延，达到相似反相似，周而复始地运算出来。随机信号只在=0附近相似。时延后变为很快不相似了，积分为零。,(2)自相关的应用,自相关的诊断用途：消除随机噪声。,3.1.2信号的相关分析,17,(2)自相关的应用,随机噪声,随机信号自相关,3.1.2信号的相关分析,18,轴承故障,故障信号自相关,(2)自相关的应用,3.1.2信号的相关分析,19,随机数据的互相关函数表示两组数据值之间一般的依赖关系。,信号的互相关分析定义为：,(3)互相关简介,3.1.2信号的相关分析,20,Rxy()通常不在=0处得到最大峰值一般均为非奇非偶函数；Rxy()=Rxy(-)；两个同源传递信号在=0（0为两个信号时延）处取得最大峰值,(3)互相关简介,3.1.2信号的相关分析,21,互相关的应用定位泄漏源,(3)互相关简介,3.1.2信号的相关分析,22,3.2.1频谱图的分类3.2.2故障信号的频域描述3.2.3倒频谱分析3.2.4细化谱分析,3.2频域精密诊断方法,时域信号直接进行傅立叶变换，求得关于该时域信号的频率构成信息。,(1)幅值谱,时域信号,幅值谱,3.2.1频谱图的分类,(2)功率谱：在频域中对信号能量或功率分布情况的描述。,由幅值谱计算功率谱：,由相关函数计算功率谱：,3.2.1频谱图的分类,功率谱,根据自相关函数的特性，你预计信号功率谱与幅值谱会有怎样的差别？,幅值谱,轴承故障信号,3.2.1频谱图的分类,转子不平衡故障：单频信号,正弦信号,实测故障信号,轴心轨迹,3.2.2故障信号的频域描述,多数机械故障：复杂周期信号（谐波特征）,周期信号,轴承故障信号,3.2.2故障信号的频域描述,实例1：齿轮打齿(2007.8.20云南),故障时域波形,3.2.2故障信号的频域描述,故障信号幅值谱,啮合频率两侧的边频特征,啮合频率二倍频的边频特征,实例1：齿轮打齿(2007.8.20云南),3.2.2故障信号的频域描述,实例2：轴承故障仿真信号,3.2.2故障信号的频域描述,时域信号,频谱图,实例3：轴承故障实验信号,?,3.2.2故障信号的频域描述,1.28监测界面,实