РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И РЕАЛИЗАЦИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Теоретическая часть 5
1.1 Обзор 5
1.2 Виды вибрации и шума в подшипниках 7
1.3 Структурная вибрация и звук 12
1.3.1 Шум поверхности качения 12
1.3.2 Шум щелчка 14
1.3.3 Шум визга (скрип) 15
1.3.4 Шум сепаратора 16
1.3.5 Колебания перекатывающихся тел качения 18
1.4 Вибрация и звук, относящиеся к производству подшипников 19
1.5 Вибрация и звук из-за неправильного обращения 21
1.5.1 Шум дефекта 21
1.5.2 Шум загрязнения 22
1.5.3 Другая вибрация и звук 23
1.6 Частота вибрации и звука в подшипниках 23
1.6.1 Собственная частота направляющих колец 23
1.6.2 Частота вращения тел качения 26
1.7 Среда распространения вибрационных колебаний 26
1.8 Обзор методов измерения вибрации 27
1.9 Методы диагностики подшипников качения 29
1.9.1 Метод ПИК-фактора 29
1.9.2 По спектру вибросигнала 31
1.9.3 Метод спектра огибающей 32
1.9.4 Метод ударных импульсов 35
2 Раздел проектирования 37
2.1 Постановка задачи 37
2.2 Требования к системе 37
2.3 Обоснование выбранных средств разработки 37
2.4 Средства разработки 38
2.4.1 Библиотека Qt 38
3 Раздел разработки 40
3.1 Описание работы программы 40
3.2 Выбор порогового значения и грануляции 40
3.3 Нахождение частоты вращения подшипника по звуковому сигналу 41
3.4 Блок-схема алгоритма поиска кратных экстремумов 45
3.5 Интерфейс приложения 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ А 54
1 Теоретическая часть 5
1.1 Обзор 5
1.2 Виды вибрации и шума в подшипниках 7
1.3 Структурная вибрация и звук 12
1.3.1 Шум поверхности качения 12
1.3.2 Шум щелчка 14
1.3.3 Шум визга (скрип) 15
1.3.4 Шум сепаратора 16
1.3.5 Колебания перекатывающихся тел качения 18
1.4 Вибрация и звук, относящиеся к производству подшипников 19
1.5 Вибрация и звук из-за неправильного обращения 21
1.5.1 Шум дефекта 21
1.5.2 Шум загрязнения 22
1.5.3 Другая вибрация и звук 23
1.6 Частота вибрации и звука в подшипниках 23
1.6.1 Собственная частота направляющих колец 23
1.6.2 Частота вращения тел качения 26
1.7 Среда распространения вибрационных колебаний 26
1.8 Обзор методов измерения вибрации 27
1.9 Методы диагностики подшипников качения 29
1.9.1 Метод ПИК-фактора 29
1.9.2 По спектру вибросигнала 31
1.9.3 Метод спектра огибающей 32
1.9.4 Метод ударных импульсов 35
2 Раздел проектирования 37
2.1 Постановка задачи 37
2.2 Требования к системе 37
2.3 Обоснование выбранных средств разработки 37
2.4 Средства разработки 38
2.4.1 Библиотека Qt 38
3 Раздел разработки 40
3.1 Описание работы программы 40
3.2 Выбор порогового значения и грануляции 40
3.3 Нахождение частоты вращения подшипника по звуковому сигналу 41
3.4 Блок-схема алгоритма поиска кратных экстремумов 45
3.5 Интерфейс приложения 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ А 54
На сегодняшний день подшипники качения получили широкое распространение, они применяются в опорах современных механизмов и машин. Безотказная работоспособность подшипника является одним из важных аспектов определяющих надежность и долговечность работы самого оборудования. Для их безотказной работы необходимо проводить своевременную диагностику. Одной из задач технической диагностики является не только выявление и предупреждение отказов и неисправностей при функционировании объектов, но и поддержание нормальных условий для эксплуатационных показателей в установленных пределах их регулирования, с прогнозированием технического состояния в целях эффективного использования до ремонтного и межремонтного ресурса его работы.
Для диагностики подшипников качения применяются виброметры различных производителей, но работающие по схожему принципу. Производится измерение вибраций и на основании математической обработки на дисплей экрана выводится либо форма вибрационного сигнала, либо его спектр. Однако данная информация является полезной только для квалифицированных диагностов, которые основываясь на этих замерах, могут достаточно точно идентифицировать большую часть дефектов. Покупка специализированного, дорогостоящего оборудования и обращение к специалистам требует значительных финансовых расходов.
Несмотря на наличие, довольно значительного массива научных исследований и практических решений, по большей части это закрытые зарубежные разработки, а научные статьи в основном не переводятся на русский язык. Вследствие чего появляется необходимость разрабатывать собственные решения.
Целью работы является исследование и реализация методов автоматизированной обработки вибрационных сигналов, для идентификации неисправностей подшипников качения.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить распространенные методы диагностики подшипников качения;
- проанализировать виды вибрации и шума в подшипниках качения, их влияние на форму вибрационного сигнала;
- разработать алгоритмы, необходимые для автоматизации вибрационной диагностики подшипников;
- выбрать подходящую платформу и язык программирования для реализации разработанных алгоритмов;
- реализовать разработанные алгоритмы на выбранном языке программирования.
Для диагностики подшипников качения применяются виброметры различных производителей, но работающие по схожему принципу. Производится измерение вибраций и на основании математической обработки на дисплей экрана выводится либо форма вибрационного сигнала, либо его спектр. Однако данная информация является полезной только для квалифицированных диагностов, которые основываясь на этих замерах, могут достаточно точно идентифицировать большую часть дефектов. Покупка специализированного, дорогостоящего оборудования и обращение к специалистам требует значительных финансовых расходов.
Несмотря на наличие, довольно значительного массива научных исследований и практических решений, по большей части это закрытые зарубежные разработки, а научные статьи в основном не переводятся на русский язык. Вследствие чего появляется необходимость разрабатывать собственные решения.
Целью работы является исследование и реализация методов автоматизированной обработки вибрационных сигналов, для идентификации неисправностей подшипников качения.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить распространенные методы диагностики подшипников качения;
- проанализировать виды вибрации и шума в подшипниках качения, их влияние на форму вибрационного сигнала;
- разработать алгоритмы, необходимые для автоматизации вибрационной диагностики подшипников;
- выбрать подходящую платформу и язык программирования для реализации разработанных алгоритмов;
- реализовать разработанные алгоритмы на выбранном языке программирования.
В ходе выполнения работы была разработана мобильная система автоматизированного анализа вибрационных данных подшипника качения. На языке программирования C++ с применением программной библиотеки Qt5 реализован предложенный метод анализа вибрационного сигнала. Все поставленные задачи были решены. Готовое программное обеспечение демонстрирует возможность реализации автоматической вибрационной диагностики неисправностей подшипников качения на распространенных мобильных аппаратных платформах, к которым относятся современные смартфоны.
При выполнении работы решены следующие задачи:
- проанализированы виды вибрации и шума в подшипниках качения, их особенности, влияние на форму вибрационного сигнала. Сформирована классификация видов звука и вибрации в подшипниках качения, результаты представлены в таблице 1;
- проведен обзор распространённых методов диагностики подшипников качения: метод ПИК-фактора; анализ спектра вибросигнала; анализ спектра огибающей; метод ударных импульсов. Выявлены отрицательные и положительные свойства методов, на данном основании было отдано предпочтение методу спектра огибающей сигнала, как наиболее чувствительному к зарождающимся дефектам;
- изучены методы анализа вибрационного сигнала, в ходе изучения было выявлено, что для получения наиболее полной информации о характеристиках и параметрах вибрации, необходимо руководствоваться методами анализа вибрации, как во временной, так и частотной областях;
- разработан алгоритм поиска кратных частот в звуковом сигнале;
- в качестве целевой платформы для реализации алгоритма выбрана мобильная система на базе архитектуры ARM под управлением операционной системы Android;
- на языке программирования C++ с применением программной библиотеки Qt5 реализован разработанный алгоритм анализа вибрационного сигнала;
- показана принципиальная возможность нахождения частоты вращения подшипника путем анализа шумового сигнала;
- проведено тестирование метода, реализованного в программе, было проведено на реальных подшипниках. В качестве исходных данных использованы вибросигналы, записанные при работе реальных подшипников качения в различных режимах.
Таким образом, были решены все задачи, необходимые для достижения поставленной цели. В ходе работы была продемонстрирована принципиальная возможность автоматизации диагностики подшипников с помощью данного метода.
Достоинства разработанного программного обеспечения:
- программа является кроссплатформенной, что позволяет работать с ней в различных операционных системах;
- простота использования;
- экономия ресурсов предприятия за счет автоматизации методов диагностики;
- возможность ранней диагностики подшипников качения задолго до выхода их из строя.
Недостатки:
- программа работает с ограниченным набором подшипников (до 5000 об/c., до 20 мм в диаметре).
В дальнейшем проект может быть улучшен путем добавления дополнительных методов анализа спектра вибрационного сигнала, полученного при помощи быстрого преобразования Фурье.
При выполнении работы решены следующие задачи:
- проанализированы виды вибрации и шума в подшипниках качения, их особенности, влияние на форму вибрационного сигнала. Сформирована классификация видов звука и вибрации в подшипниках качения, результаты представлены в таблице 1;
- проведен обзор распространённых методов диагностики подшипников качения: метод ПИК-фактора; анализ спектра вибросигнала; анализ спектра огибающей; метод ударных импульсов. Выявлены отрицательные и положительные свойства методов, на данном основании было отдано предпочтение методу спектра огибающей сигнала, как наиболее чувствительному к зарождающимся дефектам;
- изучены методы анализа вибрационного сигнала, в ходе изучения было выявлено, что для получения наиболее полной информации о характеристиках и параметрах вибрации, необходимо руководствоваться методами анализа вибрации, как во временной, так и частотной областях;
- разработан алгоритм поиска кратных частот в звуковом сигнале;
- в качестве целевой платформы для реализации алгоритма выбрана мобильная система на базе архитектуры ARM под управлением операционной системы Android;
- на языке программирования C++ с применением программной библиотеки Qt5 реализован разработанный алгоритм анализа вибрационного сигнала;
- показана принципиальная возможность нахождения частоты вращения подшипника путем анализа шумового сигнала;
- проведено тестирование метода, реализованного в программе, было проведено на реальных подшипниках. В качестве исходных данных использованы вибросигналы, записанные при работе реальных подшипников качения в различных режимах.
Таким образом, были решены все задачи, необходимые для достижения поставленной цели. В ходе работы была продемонстрирована принципиальная возможность автоматизации диагностики подшипников с помощью данного метода.
Достоинства разработанного программного обеспечения:
- программа является кроссплатформенной, что позволяет работать с ней в различных операционных системах;
- простота использования;
- экономия ресурсов предприятия за счет автоматизации методов диагностики;
- возможность ранней диагностики подшипников качения задолго до выхода их из строя.
Недостатки:
- программа работает с ограниченным набором подшипников (до 5000 об/c., до 20 мм в диаметре).
В дальнейшем проект может быть улучшен путем добавления дополнительных методов анализа спектра вибрационного сигнала, полученного при помощи быстрого преобразования Фурье.
Подобные работы
- Разработка системы виброакустической диагностики энергетических установок
Магистерская диссертация, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 5550 р. Год сдачи: 2019 - Система контроля и автоматической диагностики гидроагрегата
Магистерская диссертация, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2017 - СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБСЛУЖИВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ
ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ В СИСТЕМЕ ФИРМЕННОГО
СЕРВИСА
Магистерская диссертация, автомобили и автомобильное хозяйство. Язык работы: Русский. Цена: 5580 р. Год сдачи: 2018 - ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ
НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ ЭЛЕКТРОПАРАМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
ДИАГНОСТИКИ
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4930 р. Год сдачи: 2018 - Организация ультразвуковой диагностики технологического оборудования (Российский биотехнологический университет)
Дипломные работы, ВКР, технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 1500 р. Год сдачи: 2024 - ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ ZF В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Магистерская диссертация, автомобили и автомобильное хозяйство. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019 - Технологический процесс восстановления и упрочнения карданного вала легкового автомобиля
Бакалаврская работа, сварочное производство. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2019 - Технологический процесс восстановления и упрочнения карданного
вала легкового автомобиля
Бакалаврская работа, машиностроение. Язык работы: Русский. Цена: 4700 р. Год сдачи: 2019