包絡譜分析於軸承故障診斷之探討暨工程應用

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姓名

朱效賢(Shiao-Shien Chu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

包絡譜分析於軸承故障診斷之探討暨工程應用
(Application of Envelope Analysis for the Faults Diagnosis in Ball Bearings.)

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摘要(中)

本論文主旨為滾動軸承之故障診斷，因軸承的振動會與結構共振產生振幅調制現象，頻率能量將被載至高頻區間，由傳統頻譜分析無法辨識其振動特徵，故發展包絡譜分析方法作為軸承缺陷檢測工具，文中導入頻譜分析及時頻分析的觀念，以變轉速掃頻的方式獲得結構共振頻率範圍，準確地選擇帶通濾波器範圍，排除與軸承元件無關的頻率；在一般工程訊號皆為實數訊號的情況下，計算原實數訊號之希爾伯轉換可得複數解析訊號，並可求得原實數訊號之包絡線，達到振幅解調的效果。研究中以軸承幾何尺寸計算缺陷振動之特徵頻率，且先後利用數值模擬以及工程應用實例來驗證包絡譜分析實用性，針對兩測試平台使用的滾珠軸承分別製作內、外環軌道缺陷(以EDM加工方式製作缺陷)，由加速規量測之振動信號進行監測，並討論加速規量測位置對於分析的影響。

關鍵字(中)

★ 包絡線分析
★ 希爾伯轉換
★ 軸承缺陷檢測

關鍵字(英)

★ envelope analysis
★ Hilbert transorm
★ bearing fault diagnosis

論文目次

摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究範疇 5
第二章訊號分析基礎 7
2.1 快速傅立葉轉換 7
2.2 奈奎氏採樣定理 9
2.3 短時間傅立葉轉換 10
2.3.1 離散短時間傅立葉轉換 12
2.4 解析信號 14
第三章包絡譜分析基於軸承缺陷診斷之實現 17
3.1軸承振動特徵頻率 17
3.2 軸承振動信號之調制與解調 24
3.3 軸承缺陷特徵運轉模擬信號製作與分析 29
3.3.1 模擬信號的製作 29
3.3.2 模擬訊號於頻譜分析之結果 32
3.3.3 模擬訊號於包絡譜分析之結果 33
第四章軸承故障診斷之工程應用 38
4.1 感測器與資料擷取系統簡介 38
4.2 雙面平衡轉子測試平台診斷實例 42
4.2.1 實驗平台簡介 42
4.2.2 實驗流程 45
4.2.3 實驗設計 46
4.2.4 動態信號分析 47
4.3高速旋轉主軸測試平台診斷實例 62
4.3.1 實驗平台簡介 63
4.3.2 實驗流程與架構 65
4.3.3 實驗設計 65
4.3.4 動態信號分析 68
4.3.5 感測器位置對於量測的影響 78
第五章結論與未來展望 83
參考文獻 86

參考文獻

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指導教授

潘敏俊(Min-Chin Pan)

審核日期

2005-10-13

推文