往复式机械故障诊断及磨损动力学分析

论文摘要

往复式机械是冶金、煤炭、建材、化工和电力等现代行业生产中的一类重要设备,其是否能够正常高效的工作,对企业的经济效益有很大的影响。因此往复式机械的故障诊断及其运行状态监测技术,已成为国内外诊断领域的一个热门研究方向。由于此类机械的设备结构和运动状态十分复杂,使用传统的故障诊断方法,具有明显的不足和弊端,需要对往复式机械的故障诊断技术进行深入的研究。本文以往复式活塞隔膜泵为载体,从典型的故障入手进行研究。在设备运行过程中,往复式活塞隔膜泵可能发生很多种故障,但实际中比较典型常见的机械故障是：滑道磨损故障以及元件松动故障。因此本文以往复式活塞隔膜泵的滑道磨损故障为研究对象,对其主要的运动机构——曲柄滑快机构,建立碰撞——分离二状态模型,得到了磨损故障下系统的动力学微分方程,利用MATLAB中ode45对滑道磨损故障下系统的动力学微分方程进行数值求解,研究了不同参数变化时系统元件的动态响应。从太原钢铁尖山铁矿现场采集往复式活塞隔膜泵的振动信号,利用Matlab对隔膜泵主轴的振动信号进行仿真,采用Mallat算法,运用db4小波函数对采集的振动信号进行小波分析。对于往复机械的故障诊断问题,小波分析方法能够获得较为理想的诊断效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 往复机械故障诊断技术研究现状
• 1.1.3 往复机械故障诊断技术主要存在的问题
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1 往复式活塞隔膜泵故障诊断和状态监测的目的
• 1.2.2 往复式活塞隔膜泵故障诊断和状态监测的意义
• 1.3 课题研究方法
• 1.3.1 往复式活塞隔膜泵信号分析方法
• 1.3.2 往复式活塞隔膜泵机构动力学建模方法
• 1.4 课题的主要研究内容
• 2 往复机械故障诊断概述及其方法
• 2.1 往复式活塞隔膜泵结构及工作原理
• 2.2 往复式活塞隔膜泵基本性能参数
• 2.2.1 压力参数
• 2.2.2 流量参数
• 2.3 往复式活塞隔膜泵振动诊断的特点
• 2.4 往复式活塞隔膜泵常见的故障类型
• 2.4.1 隔膜破裂
• 2.4.2 活塞杆断裂
• 2.4.3 活塞环及缸衬磨损故障
• 2.4.4 刺阀
• 2.5 往复式活塞隔膜泵振动诊断实施要点
• 2.5.1 建立设备文档
• 2.5.2 设定设备振动监测的周期
• 2.5.3 设备运行的趋势分析和使用寿命的预测
• 2.6 本章小结
• 3 数据采集与信号处理
• 3.1 往复式活塞隔膜泵的数据采集
• 3.1.1 振动传感器的选择
• 3.1.2 选布测点
• 3.1.3 选取测量参数
• 3.2 往复式活塞隔膜泵的信号处理
• 3.2.1 信号处理的基本步骤
• 3.2.2 信号的时域分析
• 3.2.3 信号的频谱分析
• 3.2.4 信号的其他分析方法
• 3.3 本章小结
• 4 小波分析在故障诊断中的应用
• 4.1 小波分析概述
• 4.2 小波分析理论
• 4.2.1 连续小波变换
• 4.2.2 离散小波变换
• 4.2.3 二进制小波变换
• 4.2.4 小波奇异性理论在故障诊断中的应用
• 4.2.5 小波分解原理
• 4.3 往复式活塞隔膜泵信号的小波分析
• 4.3.1 小波分析的主要步骤与相关程序
• 4.3.2 小波分析结果
• 4.4 本章小结
• 5 往复式活塞隔膜泵滑道磨损动力学分析
• 5.1 含磨损间隙机构动力学研究方法
• 5.1.1 连续接触模型
• 5.1.2 二状态模型
• 5.1.3 三状态模型
• 5.2 滑道磨损动力学建模
• 5.3 动力学方程求解方法
• 5.3.1 强非线性振动系统研究方法概述
• 5.3.2 Matlab语言中的龙格——库塔法
• 5.4 隔膜泵滑道磨损动力学及特性分析
• 5.5 本章小结
• 6 全文总结
• 6.1 本文结论
• 6.2 下一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录二 曾参与的科研项目