试谈包络基于小波变换电主轴振动故障检测技术

摘要：随着人们在数控加工历程当中越来越追求加工速度和加工精度，由此对主轴的输出功率、制约进度、运行速度等性能指标都提出了更高的要求。然而作为数控机床当中最为核心的电主轴系统，其担负着数控加工的核心任务的同时也是影响着数控机床稳定运转的主要因素。据统计，目前在数控机床当中所发生的故障由电主轴故障引发的占了超过百分之四十，由此围绕提升数控机床运转的可靠性和稳定性等不足，非常有必要对电主轴的故障检测技术开展深入的探讨。本论文结合电主轴的工作原理和常见的一些故障不足，对电主轴系统的故障诊断系统开展了深入的探讨并将小波技术运用于电主轴振动故障的检测，该技术通过对电主轴工作历程当中的主要振动参数进行采样，然后采取小波变换对所采样的数据进行处理和浅析，最终根据这些采集到的数据判断电主轴是否有着故障。论文的主要探讨工作包括：（1）探讨了对设备振动的常用测量参数以及参数的测量方式、参数的含义以及参数与参数之间的联系，为基于振动信号浅析电主轴故障技术奠定了基础。与此同时，也对振动浅析的一些常用的策略如频谱浅析、时域和包络浅析的原理进行了阐述。（2）对电主轴主要的结构和工作原理进行了详细的浅析，对齿轮箱的工作原理和主要的故障特点以及诊断策略进行了浅析，探讨了电主轴振动故障的主要特点，详细阐述了电主轴的典型振动故障体现形式。（3）设计了电主轴振动测量总体实验案例，对各种典型的电主轴故障进行实验，采集相应的振动信号。（4）深入探讨了基于小波变换的电主轴故障诊断策略，阐述了小波浅析策略的基本原理、利用策略以及小波浅析策略相对于其它的时频浅析策略的优势和特点。阐述了电主轴故障振动信号的浅析策略，比较给出了小波浅析算法的要求和选用原则，对电主轴工作历程当中的常见的几种典型的故障类型进行了浅析。利用小波浅析算法对采集的数据进行了处理和浅析，最后以一系列典型的电主轴故障类型测试了基于小波浅析的数据浅析结果，通过浅析结果给出了电主轴运转状态结论，验证了基于小波浅析算法的电主轴故障检测技术的可行性和实用性。关键词：故障检测论文电主轴论文齿轮论文小波变换论文频谱浅析论文包络浅析论文

摘要5-6

Abstract6-8

目录8-10

插图索引10-11

附表索引11-12

第1章 绪论12-17

1.1 课题的探讨背景12-13

1.2 国内外探讨概况13-15

1.3 课题的探讨作用15-16

1.4 本论文的主要探讨内容16-17

第2章 机械振动及故障诊断探讨基础17-29

2.1 设备振动及其分类17-19

2.2 振动信号参数的测量19-23

2.3 测量参数的数字化23

2.4 参数测量的传感器23-24

2.5 信号浅析策略24-27

2.5.1 时域浅析策略24-25

2.5.2 频域浅析法25-26

2.5.3 高阶谱浅析策略26-27

2.5.4 小波浅析策略27

2.6 包络浅析27-29

第3章 齿轮箱和滚动轴承的振动浅析和故障诊断策略29-38

3.1 齿轮箱的振动浅析和故障诊断策略29-32

3.1.1 齿轮箱的故障理由和探讨策略29-30

3.1.2 齿轮箱故障的主要特点30

3.1.3 齿轮的故障类型30-31

3.1.4 齿轮的故障诊断策略31-32

3.2 滚动轴承的振动浅析和故障诊断策略32-38

3.2.1 滚动轴承的振动机理及故障特点频率32-36

3.2.2 滚动轴承故障类型36-37

3.2.3 滚动轴承故障诊断策略37-38

第4章 电主轴结构及故障机理38-46

4.1 电主轴的结构及工作原理38-40

4.1.1 电主轴的结构38-39

4.1.2 电主轴的工作原理39-40

4.2 电主轴振动故障的特点及体现形式40-41

4.3 电主轴的常见故障41-42

4.4 电主轴故障参数的测量历程42-46

第5章 基于小波浅析的电主轴故障诊断46-66

5.1 故障诊断实验案例46-48

5.2 基于小波变换的故障检测原理48-66

5.2.1 小波浅析的基本原理49-51

5.2.2 小波的选取51-52

5.2.3 基于小波变换的振动信号浅析52-54

5.2.4 基于小波变换的振动信号浅析结果54-66

结论与展望66-68