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　　测量状态监测。操 作界面可以显示轴承低频、 中 频及高频 3 个频段的轴承振动速度有效值、 峰值 和波峰因数, 以及轴承振动时域曲线图、 频域曲线 图和包络谱图。同时, 还可以显示已测轴承数、 不 合格轴承数及待测轴承的面号和点号。 状态监测模块可以进 行报警设置, 设置 好报 警阈值后 , 即可在线直观地监测轴承好坏。当轴 承振动值超过报警阈值后, 表示轴承振动 速度级 有效值的柱状图以及峰值和波峰因数的显示数字 字体会由绿色变为红色 , 更直观、 方便地显示轴承 是否发生故障或轴承是否为合格产品。当在线测 量值没有超过报警阈值时, 则数字显示的 字体颜 色又变回绿色。 2 . 5 文件保存模块 在轴承测量过程中 , 通过相应按钮对所 需测 量数据按所需要的格式进行保存, 便于离线年 1期 Bearing 2011, N o. 1

　　1 . 1 仪器结构 S HU 速度型滚动轴承振动综合测量仪由硬件 系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括机械 装置、 速 度传 感器、 前 置 放大 电路 ( 信 号调 理 电 路 )、 扬声器、 数据采集卡和一体化工作站 , 分别采 用安德 鲁滚 动轴 承驱动 装置 ( 液体 动压 主 轴 ) 、 BCC - 1型速度传感器、 PC I- 1711 数据采集卡和 W S- 855GS 带触摸屏一体化工作站。测量和分析 软件系统以 L abV IEW 8 . 5 为开发平台, 其中, 带通 数字滤波器的设计符合 GB /T 24610 2009 滚动 轴承振动测量方法 的规定。 该速度型 滚动轴 承振动 综合测 量仪严 格按 照最新国家标 准开发 , 适用于 实验室、 轴 承制造 厂对成品轴 承的生产 检验与 用户验 收。表 1 为 SHU 速度型滚动轴 承振动综 合测量仪 的主要技 术指标。

　　2 . 1 数据采集模块 数据 采集 模块 采 用 L ab V IEW 驱 动 程序 , 在 L abV IEW 开发平台下采集多个通道的模拟信号电 压量 , 完成多个通道的数据采集和显示。 测量和分析软件主程序在 L abV IE W8 . 5 环境 下将多通道中断采样程序以子程序的形式调入分 析软件的主程序中实现数据采集。采用全局变量 实现数据采集子程序与主程序的参数传递 , 在停 止主程序的同时关闭采集卡, 释放为该设 备分配 的资源, 保证主程序再次运行时数据采集 的正确 无误。 2 . 2 用户菜单模块 用户菜单模块包括检测记录 模块、 轴承参数 输入模块、 测量设置模块和操作按钮 模块。这些 模块可以实现被测轴承型号、 测量时间和日期以 及测量数据保 存路径的 设置 , 轴承节 圆直 径、 滚 动体直径、 主轴转速 以及接触 角等参 数输 入, 测 量面数和点数 的设置、 报警阈 值的设 置、 延时时 间和采样时间 的设置 , 运行 程序、 开始、 停 止、 退 出程序 , 保存测量文 件、 在 线回放 数据及 查看数 据等。 2 . 3 信号处理与分析模块 2 . 3 . 1 时域分析 在时域诊断中 , 采用振动信号的基本数 字特 征及其概率分布特征来进行分析和诊断 , 如振动 的有 效 值、 峰 值 和 波 峰 因 数。 综 合 运 用 L ab VI EW 8 . 5 和 M atlab7 . 1 开发 环境, 借 助于组合 小 波, 采用窗函数法设计了低频、 中频 ( 图 2) 、 高频 滤波器 , 分别滤波后分频段计算轴承振 动速度 有效值、 峰 值及波峰因数。时域分析主要 用于轴 承质量判断。

　　式中: x ( n ) 为离散时间序列。 对于一 维 信号 , 使用 FFT 计 算输 入 序列 的 [ 2] DFT, 具体算法采用时间抽取算法 ( D I T ) 。在所 编写程序中 , FFT 分析的实现方法如下 : 首先将初 始数据经所设计的数字滤波器滤波 , 对滤波后的 信号进行计算, 得到输入序列 X 的 FFT, 然后使用 复数转化为级数 函数 , 并将频谱分析后的双边 谱转化为单边谱, 最后进行幅值归一化处理 , 将变 换后得到的幅值除以采样点数, 即完成 FFT 分析。 2 . 3 . 2 . 2 包络谱分析 包络分析法是利用包络检波和对包络的谱分 析 , 将调制的信号拾取、 放大、 滤波后送入解调器, 再经谱分析后提取出信号的故障特征。信号的包 络通常有 3种提取方法 , 即 H ilb ert幅值解调法、 检 波 - 滤波法和高通绝对值解调法 。本软件中的 包络谱分析采用 H ilb ert幅值解调法。 H ilb ert变换 得到的解析信号实部为实信号本身, 虚部为其 H il bert变换 , 解析信号的幅值即为信号的包络, 再进 行频谱分析 , 最后得到包络谱。 所编程序中实现包络谱的方法如下 : 将数据 采集卡采集的初始数据经所设计的数字滤波器滤 波 , 将滤波后的信号作 H ilb ert变换, 进一步求出其 幅值即为信号的包络 , 然后经上述 FFT 分析对其 进行频谱分析, 最后得到包络谱图。 2 . 4 数据显示与状态监测模块 该模块主要包括操作界面的设计和轴承在线 测试分析试验 选用 608 - 2RS 轴 承、 6000VV 和 6002VV 轴 承在 S HU 速度型滚动轴承振动综合测量仪上进行 试验。试验轴承均是脂润滑并带有密封圈 , 正、 反 面单点测量。测量结果如表 2 ~ 4 所示。从表中 统计数据平均值和标准差可以看出 , 测量 数据较 稳定。 3 . 2 故障分析试验 已知 82 608- 2RS 轴承为人工加工滚动体故 障轴 承, 测 试之前 , 测试 人员未知 故障。用 BEN DI X BCC - 1型 速 度传 感器 进行 振动 测试 , 采 用