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昆山漢吉龍測(cè)控技術(shù)有限公司
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機(jī)械故障診斷與測(cè)控技術(shù)

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機(jī)械故障診斷與測(cè)控技術(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)涵蓋了故障模擬、信號(hào)采集與處理、診斷方法驗(yàn)證以及控制策略實(shí)施等方面

機(jī)械故障診斷與測(cè)控技術(shù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)涵蓋了故障模擬、信號(hào)采集與處理、診斷方法驗(yàn)證以及控制策略實(shí)施等方面,以下是一些常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn):

 

1. 機(jī)械故障模擬實(shí)驗(yàn)

1. 轉(zhuǎn)子不平衡實(shí)驗(yàn):在轉(zhuǎn)子上添加不同重量的不平衡塊,模擬轉(zhuǎn)子的不平衡故障,觀察轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)特性,如振動(dòng)幅值隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,以及振動(dòng)信號(hào)在頻域上的特征。

2. 齒輪故障模擬實(shí)驗(yàn):通過(guò)在齒輪上制造齒面磨損、齒根裂紋等人工故障,利用齒輪箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集振動(dòng)、噪聲等信號(hào),分析故障齒輪在不同工況下的信號(hào)特征,研究故障對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)性能的影響。

3. 軸承故障實(shí)驗(yàn):在滾動(dòng)軸承上設(shè)置內(nèi)圈、外圈或滾動(dòng)體的故障,如點(diǎn)蝕、剝落等,利用軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),監(jiān)測(cè)軸承在運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)、溫度等參數(shù),分析不同故障類型和程度下的信號(hào)變化規(guī)律。

2. 傳感器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)

1. 振動(dòng)傳感器性能測(cè)試:對(duì)加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器等進(jìn)行性能測(cè)試,包括靈敏度、頻率響應(yīng)、線性度等指標(biāo)的測(cè)量。通過(guò)將傳感器安裝在標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)上,施加不同頻率和幅值的振動(dòng)激勵(lì),比較傳感器測(cè)量值與實(shí)際值之間的差異,評(píng)估傳感器的性能優(yōu)劣。

2. 溫度傳感器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn):采用高精度的溫度校準(zhǔn)設(shè)備,對(duì)熱電偶、熱電阻等溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。將溫度傳感器置于不同溫度環(huán)境中,測(cè)量其輸出信號(hào),并與標(biāo)準(zhǔn)溫度值進(jìn)行對(duì)比,繪制校準(zhǔn)曲線,確定傳感器的測(cè)量誤差和精度。

3. 壓力傳感器動(dòng)態(tài)特性測(cè)試:利用壓力脈沖發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率和幅值的壓力脈沖信號(hào),對(duì)壓力傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。通過(guò)分析傳感器對(duì)壓力脈沖的響應(yīng)時(shí)間、上升時(shí)間、峰值誤差等參數(shù),評(píng)估壓力傳感器的動(dòng)態(tài)測(cè)量性能。

3. 信號(hào)采集與處理實(shí)驗(yàn)

1. 振動(dòng)信號(hào)采集實(shí)驗(yàn):使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào),了解采樣頻率、采樣點(diǎn)數(shù)等參數(shù)對(duì)信號(hào)采集質(zhì)量的影響。通過(guò)改變采集參數(shù),觀察采集到的振動(dòng)信號(hào)在時(shí)域和頻域上的變化,掌握合理設(shè)置采集參數(shù)的方法。

2. 信號(hào)濾波實(shí)驗(yàn):對(duì)采集到的含有噪聲的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理,分別采用低通、高通、帶通等濾波器,根據(jù)信號(hào)的頻率特征選擇合適的濾波器類型和參數(shù),觀察濾波后信號(hào)的變化,分析濾波器對(duì)信號(hào)特征提取的作用。

3. 頻譜分析實(shí)驗(yàn):運(yùn)用快速傅里葉變換(FFT)等算法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析,將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào),獲取信號(hào)的頻率成分和幅值分布。通過(guò)分析不同故障狀態(tài)下信號(hào)的頻譜特征,如特征頻率的出現(xiàn)及其幅值變化,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的初步診斷。

4. 故障診斷方法實(shí)驗(yàn)

1. 基于振動(dòng)分析的故障診斷實(shí)驗(yàn):通過(guò)對(duì)正常和故障狀態(tài)下機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析,提取振動(dòng)幅值、頻率、相位等特征參數(shù),建立故障診斷模型。例如,利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)方法將振動(dòng)信號(hào)分解為若干個(gè)固有模態(tài)函數(shù)(IMF),分析各 IMF 分量的能量分布和頻率特征,實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪、軸承等故障的診斷。

2. 基于油液分析的故障診斷實(shí)驗(yàn):采集機(jī)械系統(tǒng)的潤(rùn)滑油樣本,采用光譜分析、鐵譜分析等技術(shù),分析油液中磨損顆粒的成分、濃度、尺寸分布等信息,推斷機(jī)械零部件的磨損狀態(tài)和故障類型。例如,通過(guò)鐵譜分析觀察磨損顆粒的形貌和大小,判斷齒輪、軸承等摩擦副的磨損程度和磨損機(jī)制。

3. 基于人工智能的故障診斷實(shí)驗(yàn):利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等人工智能算法,對(duì)大量的機(jī)械故障數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí),建立故障診斷模型。將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的模型中,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械故障的自動(dòng)診斷和分類。通過(guò)調(diào)整模型的參數(shù)和結(jié)構(gòu),提高故障診斷的準(zhǔn)確率和可靠性。

5. 故障預(yù)測(cè)與健康管理實(shí)驗(yàn)

1. 剩余壽命預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn):基于傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史故障數(shù)據(jù),采用基于模型的方法或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法,對(duì)機(jī)械零部件的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如,利用威布爾分布模型對(duì)軸承的壽命進(jìn)行建模,通過(guò)分析實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的特征參數(shù),更新模型參數(shù),預(yù)測(cè)軸承的剩余壽命。

2. 健康狀態(tài)評(píng)估實(shí)驗(yàn):綜合考慮機(jī)械系統(tǒng)的多個(gè)性能指標(biāo)和運(yùn)行參數(shù),建立健康狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)估模型。通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理,對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,如將系統(tǒng)的健康狀態(tài)分為良好、一般、預(yù)警和故障四個(gè)等級(jí),為設(shè)備的維護(hù)和管理提供決策依據(jù)。

6. 控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

1. 主動(dòng)振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn):在機(jī)械系統(tǒng)上安裝主動(dòng)振動(dòng)控制裝置,如電磁作動(dòng)器、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器等,通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)信號(hào),利用控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略產(chǎn)生控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器產(chǎn)生反作用力,抑制機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究不同控制策略(如 PID 控制、自適應(yīng)控制等)對(duì)振動(dòng)控制效果的影響。

2. 故障容錯(cuò)控制實(shí)驗(yàn):針對(duì)機(jī)械系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的傳感器故障、執(zhí)行器故障等,設(shè)計(jì)故障容錯(cuò)控制策略。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上模擬不同類型和程度的故障,通過(guò)切換控制模式、調(diào)整控制參數(shù)等方法,使系統(tǒng)在故障情況下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行,并盡可能維持原有的性能指標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證故障容錯(cuò)控制策略的有效性和可靠性。

 

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