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

[Azovtsev et al., 1996] A.Y. Azovtsev, A.N. Barkov, and D.L. Carter, “Improving the Accuracy of Rolling Element Bearing Condition Assessment,” Presented at the 20th annual meeting of the Vibration Institute, 1996.
[Cooley and Tukey, 1965] J.W. Cooley and J.W. Tukey, “An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series,” Mathematics of Computation, Vol.19, No.90, pp.297-301, 1965.
[DonelsonIII and Dicus, 2002] J. DonelsonIII and R.L. Dicus, “Bearing Defect Detection Using on-board Accelerometer Measurements,” Proceedings of the IEEE/ASME Joint Railroad, pp.95-102, 2002.
[Eren and Devaney, 2004] L. Eren and M.J. Devaney, “Bearing Damage Detection via wavelet Packet Decomposition of the Stator Current,” Journal of IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol.53, No.2, pp.431-436, 2004.
[Goddu et al., 1998] G. Goddu, B. Li, M.Y. Chow and J.C. Hung, “Motor Bearing Fault Diagnosis by a Fundamental Frequency Amplitude Based Fuzzy Decision System,” Proceeding of PIECON, Vol. 4, pp.1961-1965, 1998.
[Heng and Nor, 1998] R.B.W. Heng and M.J.M. Nor, “Statistical Analysis of Sound and Vibration Signals for Monitoring Rolling Element Bearing Condititi- on,” Applied Acoustics, Vol. 53, No.1-3, pp.211-226, 1998.
[Ho and Randall, 1999] D. Ho and R.B. Randall, “Optimization of Bearing Diagnostic Techniques using Simulated and Actual Bearing Fault Signals,” Proceeding of Mechanical Systems & signal, Vol.14, No.5, pp.763-788, 1999.
[Jaksch, 2003] I. Jaksch, “Faults Diagnosis of Three – Phase Induction Motors Using Envelope Analysis,” 4th IEEE International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives, pp.289-293, 2003.
[Li et al., 2000] B. Li, M.Y. Chow, Y. Tipsuwan and J.C. Hung, “Neural-Network-Based Motor Rolling Bearing Fault Diagnosis,” IEEE Transactions on Instrumentation Measurement, Vol.47, No.5, pp.1060-1069, 2000.
[Lin et al., 2002] R. Lin, S. Zhu, H. Wu and J. Zheng, “Rolling Bearings Fault Diagnosis Based on Energy Operator Demodulation Approach,” Proceedings of the 4th world congress on Intelligent Control and Automation, Vol.4, pp.2723-2727, 2002.
[McInerny and Dai, 2003] S.A. McInerny and Y. Dai, “Basic Vibration Signal Processing for Bearing Fault Detection,” IEEE Transactions on education, Vol.46, No.1, pp149-156, 2003.
[Norton, 1989] M.P. Norton, “Fundamental of Noise and Vibration Analysis for Engineers,” Cambridge University Press, 1989.
[Oppenheim, 1999] A.V. Oppenheim, “Discrete-Time Signal Processing,” Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1999.
[Pan, 1996] M.C. Pan, “Non-stationary Time-Frequency Analysis for Condition Monitoring of Mechanical Systems,” Ph.D Thesis of Katholieke University Leuven, 1996.
[Peng et al., 2005] Z.K. Peng, P.W. Tse, F.L. Chu, “A comparison study of improved Hibert-Hung Transform and Wavelet Transform: Application to Fault diagnosis for Rolling Bearing,” Mechanical Systems & signal Processing, Vol.19, Issue 2, pp974-988, 2005.
[Porat, 1997] B. Porat, “A course in digital signal processing,” John Wiley & Sons, Inc., 1997.
[Randall et al., 2000] R.B. Randall, J. Antoni and S. chobsaard, “A comparison of Cyclostationary and Envelope Analysis in the Diagnostics of Rolling Element Bearings,” ICASSP, IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing - Proceedings, Vol.6, pp.3882-3885, 2000.
[Rubini and Meneghetti, 2001] R. Rubini and U. Meneghetti, “Application of the Envelop and Wavelet Transform Analyses for the Diagnosis of Incipient Faults in Ball Bearings,” Mechanical Systems & signal Processing, Vol.15, Issue 2, pp287-302, 2001.
[Stack et al., 2004] J.R. Stack, R.G. Harley and T.G. Habetler, “An Amplitude Modulation Detector for Fault Diagnosis in Rolling Element Bearings,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.51, No.5, pp.1097-1102, 2004.
[Ye et al., 2001] Z. Ye, B. Wu and A.R. Sadeghian, “Induction Motor Mechanical Fault Online Diagnosis with the Application of artificial Neural Network,” Conference Proceedings - IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC, Vol.2, pp.1015-1021, 2001.
[Yu and Yang, 2005] D. Yu, J. Cheng, Y. Yang, “Application of EMD Method and Hilbert Spectrum to the Fault Diagnosis of Roller Bearings,” Mechanical Systems & signal Processing, Vol.19, Issue 2, pp.259-270, 2005.
邱俊卿, “Gabor時頻與階次分析之探討暨工程應用,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 2002。
黃正義, “時頻分析於機械動態訊號之應用,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 2001。
劉晏宏, “旋轉機械狀態監測-以傳動測試平台為例,” 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, 2001。
蘇耀藤、李明三, “滾動軸承之監測,” 國科會專題研究計畫成果報告, 2001。

指導教授

潘敏俊(Min-Chin Pan)

審核日期

2005-10-13

推文