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振动筛的故障诊断及动力学分析

作　者: 贾涛
导　师: 段志善
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 车辆工程
关键词: 振动筛故障诊断频谱特征包络分析运动特性
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

对于大多机械设备,振动是一种有害现象,也是导致机械设备破坏或失效的直接原因,但对于振动筛而言,振动是有利的。通过振动筛可以完成物料的分离、脱水等工作,因此被广泛运用于各个工业领域。但因为振动筛工作环境恶劣、时间长、强度大,使得振动筛容易出现故障,易导致整个流水线停机,给企业造成很大的经济损失。但是目前对于振动筛故障诊断尚未有成熟的理论,因此,对于振动筛故障诊断的研究有着至关重要的意义和实用价值。在振动筛的故障诊断中,本文主要针对故障信号难以提取的问题进行研究。由于振动筛自身的冲击和振动比较大,使得故障信号经常被淹没,所以需要很好的提取故障信号。在振动筛运行中,发生的故障类型有很多,本文以滚动轴承故障为例,提取出故障信号,从而进行故障识别。本文分别对轴承正常时和发生故障时的振动筛的振动信号进行分析,使用MATLAB和ORIGIN软件对信号进行仿真,通过观察信号的特征,主要使用包络分析方法对信号进行处理,提取出故障信号,得到轴承的故障特征,从而识别出故障类型。通过包络分析对实际信号的分析和处理,取得了很好的效果,解决了振动筛故障信号难以提取的问题。本文在分析旋转机械滚动轴承的频谱特征的基础上,对振动筛自身结构特点进行分析,从而得到了振动筛轴承的故障频谱特征,发现其故障频谱特征相对旋转机械发生了变化,其外圈频谱存在调制,而内圈不存在调制,恰恰与旋转机械相反。这一点新发现对于振动筛轴承的故障诊断提供了理论支持和依据。因为振动筛的使用寿命与其运动特性有关,异常振动容易使筛体结构产生损伤从而影响它的使用寿命。故本文还对振动筛的运动特性进行分析和研究,利用ANSYS建立振动筛实体模型,通过模态分析与谐响应分析,得到了振动筛的各阶模态频率值及振型特点,研究了振动筛在各种频率偏心力的影响下结构所表现出的振动状态及应力集中区域,通过动力学分析的结果对结构损伤提供了辅助性帮助。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 筛分技术与振动筛分设备在国内外的发展  10-12
    1.1.1 筛分技术以及它的发展方向  10-11
    1.1.2 振动筛分机械在国内外的发展  11-12
  1.2 振动筛故障诊断技术的研究现状  12-13
  1.3 振动筛状态监测与故障诊断的发展趋势  13-14
  1.4 课题研究的目的和意义  14
  1.5 课题的研究内容  14-15
  1.6 课题研究方法  15-18
    1.6.1 振动筛信号处理方法  15-16
    1.6.2 振动筛动力学特性分析方法  16-18
2 振动筛结构、工作原理及其故障类型  18-24
  2.1 振动筛结构  18-20
  2.2 振动筛的工作原理  20-21
    2.2.1 圆振动筛的工作原理  20
    2.2.2 直线振动筛的工作原理  20-21
  2.3 振动筛常见的故障类型  21-22
    2.3.1 筛箱上的故障  22
    2.3.2 激振器上的故障  22
    2.3.3 其他故障  22
  2.4 振动筛的诊断特点  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 振动筛测试信号的分析与处理  24-38
  3.1 振动筛滚动轴承的数据的采集  24-26
    3.1.1 振动测量过程  24
    3.1.2 传感器的选择  24
    3.1.3 传感器的布置  24-26
    3.1.4 实验设备  26
  3.2 振动信号处理  26-31
    3.2.1 信号的预处理（信号的调理）  27-28
    3.2.2 信号的再处理  28
    3.2.3 时域分析  28-29
    3.2.4 频谱分析  29-31
  3.3 包络分析  31-32
  3.4 希尔伯特变换  32-36
    3.4.1 希尔伯特变换的定义  32-34
    3.4.2 希尔伯特变换的性质  34-36
  3.5 本章小结  36-38
4 振动筛的滚动轴承故障特征信息的提取  38-56
  4.1 滚动轴承的失效形式和原因  38-39
  4.2 滚动轴承的结构以及振动分析  39-44
    4.2.1 滚动轴承的典型结构  39-40
    4.2.2 滚动轴承的振动类型  40-41
    4.2.3 滚动轴承故障特征频率的计算  41-44
  4.3 滚动轴承损伤的频谱特征  44-47
    4.3.1 旋转机械滚动轴承损伤的频谱特征  45-46
    4.3.2 振动筛滚动轴承损伤的频谱特征  46-47
  4.4 滚动轴承实际数据分析  47
  4.5 滚动轴承正常时的信号  47-49
  4.6 实测滚动轴承故障时的信号分析  49-54
    4.6.1 滚动轴承内圈出现故障的信号分析  49-51
    4.6.2 滚动轴承外圈出现故障的信号分析  51-54
  4.7 本章小结  54-56
5 振动筛的有限元动特性分析  56-72
  5.1 振动筛结构简介  56
  5.2 分析方法的确定  56-57
  5.3 振动筛有限元模型的建立  57-60
    5.3.1 建模方案介绍  57-58
    5.3.2 建模步骤  58-60
  5.4 振动筛的模态分析  60-63
    5.4.1 模态分析理论介绍  60-61
    5.4.2 振动筛模态计算结果  61-63
  5.5 振动筛的谐响应分析  63-70
    5.5.1 振动筛简谐载荷研究  64
    5.5.2 谐响应计算结果分析  64-68
    5.5.3 振动筛振动应力分析  68-70
  5.6 本章小结  70-72
6 结论和展望  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78-79
攻读硕士学位期间获奖情况  79

振动筛的故障诊断及动力学分析

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