重庆大学本科毕业设计开题报告Word下载.docx
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故障诊断技术是机械设备维修技术发展的必然阶段。
就应用领域而言,机械故障诊断技术已在旋转机械,往复机械,各种流程工业,机加工过程和各种基础零部件的故障诊断方面获得了应用。
本次课题的研究对机械诊断技术的学习也有很大的帮助。
通过对液压柱塞泵状态监测与故障诊断系统设计的研究,了解液压柱塞泵的组织结构和工作方式,了解液压柱塞泵有哪些故障并知道如何解决,设计并优化液压柱塞泵的故障诊断监测系统,从而提升整个液压系统的工作效率和器械的工作性能。
此外可对故障诊断与检测技术进行改进,提高设备工作的安全性。
1.4国内外的研究现状
液压设备是现代机械系统中的基础组成部分,由于其故障率较高,因此需要准确、及时地诊断出其故障。
液压设备中可供监测的物理量包括:
(1)振动与噪声
(2)油液的污染度
(3)声发射
(4)温度
(5)压力和流量
(6)摩擦付电阻
等。
针对这些物理量,各国学者做了大量的研究工作。
以下对这些工作加以综
述;
并对典型液压设备柱塞泵的故障诊断,提出本文针对性的监测与诊断思路。
1.4.1振动及噪声的监测与分析
一般而言,液压设备的振动是其能量转换过程中机械冲击与流体脉动的结果;
噪声则是固体振动,流体振动及空气振动的综合表现。
对振动及噪声的监测能提供有关设备运行状况的丰富信息,因而成为故障诊断的最基本的方法之一,液压泵与液压系统是作为主动元件发出振动而引起的噪声的。
而且其振动的频率范围很宽,一般在几百Hz到几十千Hz之间。
当液压泵发生故障时,其产生的振动与噪声必然发生较大程度的变化。
为此,国内、外相关专业的学者从简易诊断及精密诊断两方面,进行了了大量的研究工作。
简易诊断,一般以振动功率谱的能量大小作为衡量泵工作状态的尺度,并设定基本数量级(门坎值或阀值),对设备进行定期点检。
精密诊断,主要是通过分析振动的功率谱的谐波与故障之间的关系,来判断泵的工作状态。
美国Oklahoma州立大学经过多年的实验研究,以叶片泵为对象,监测并分析了在不同原因产生的叶片泵故障与振动特征之间的关系。
同时也指出了齿轮泵故障的形成与应该采用的测试手段与信号的处理方法。
振动作为一种监测手段在液压系统中已得到广泛应用。
但是,液压元件的
振动及噪声的频谱是一个宽带谱。
因此,在振动信号的有效获取及信号的处理方面还有大量的工作需要做。
目前,国内外都在继续研究。
1.4.2声发射技术
声发射技术是一门新近发展起来的诊断方法,其基本原理是,材料在动态应变下发生高能量波,这种波的频率很高,远远超出正常机械振动的频率范围。
这样,机械的故障信号和噪声信号在不同的频率范围内,因而大大地方便了诊断。
由于液压系统工作时本身的流体高频噪声淹没了声发射信号,在运行状态下声发射诊断工作是无法进行的。
在液压系统中,只有当泵停止工作时,以角能器为压力源,声发射诊断才有作用。
这种局限性,使得声发射技术难以在液压系统的状态监测与故障诊断中获得世纪的应用。
1.4.3油液的铁谱与光谱分析
液压系统工作时,由于油中不可避免地会存在污染颗料,使液压元件产生磨损,相应的在油液中会有磨屑出现。
根据油液中的磨损颗料的大小,数量及成分的变化可以判断系统的工作情况。
1.4.4温度测量
温度变化是机械设备能量转换的必然结果。
液压元件工作时都会不同程度地存在能量损耗,损耗的能量绝大部分转化为热能。
据此,可用热平衡方程求出元件的效率。
但以温度作为监测量,易受环境温度影响且受工作液压体本身温度的影响,因此只能作辅助测量。
1.4.5压力与流量测量
液压系统在确定的工况下,每一部位都有一定的稳态参数。
压力与流量就是两个反映系统工作特性最基本的物理量。
只要测试的压力,流量值与正常工况值不符,就可断定系统有故障。
这种方法对系统的故障报警有较大作用,是简易诊断中较为实用、可靠的一种方法。
1.4.6电阻法
将摩擦付看成一对电阻,把元件看成一个电网络,用测量摩擦付电阻的方法来监测泵的磨损是故障诊断的又一种方法。
该方法需了解油液的电阻率,元件的材料电阻率,应用比较复杂。
通过以上对液压设备故障诊断研究工作的概述,本文以为,首先必须选择一种既便于检测又能充分反映设备部件工作特性的物理量作为状态监测量。
在以上的几种监测量中,除振动监测外,其它物理量都只是以宏观上反映了液压元件的工作状态,很难对元件的故障形式,部位做出判断。
而振动监测量,能包含元件中各部件运动状态的丰富信息,因而对液压元件的诊断尤其是精密诊断有一定的潜力。
轴向柱塞泵作为一种回转机械.应用较成熟的大型回转机械的故障诊断技术。
选取振动信号作为主监测参数.这主要是因为在诸多参数中.振动信号对故障反映较快、受环境污染噪声干扰小.且便于拾取和分析。
因此本文将基于轴向柱塞泵的振动信号对其进行状态监测与故障诊断的研究。
1、若为校外完成毕业设计(论文),校内外指导教师均应签字。
2、“进度计划”可参照任务书上的进度要求,但任务安排要具体。
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2课题任务、重点研究内容、实现途径
2.1课题主要任务
主要内容:
综合运用机械电子专业的《电工技术》、《传感检测技术》、《微型计算机接口技术》、《机械工程测试原理与技术》等主干课程知识,设计针对测试仪器的硬件系统。
主要内容包括:
(1)设计液压柱塞泵状态监测与故障诊断硬件系统.
(2)开发液压柱塞泵状态监测与故障诊断软件.(3)仿真验证液压柱塞泵状态监测与故障诊断系统功能。
2.2重点研究内容
(1)液压柱塞泵的概念、种类、用途、应用领域及轴向柱塞泵的结构。
(2)轴向柱塞泵的工作原理及主要性能指标。
(3)轴向柱塞泵容易产生的各种故障及各种故障产生的主要原因。
(4)轴向柱塞泵正常和异常情况下振动情况和产生的振动信号的特点。
(5)故障诊断技术的概念、应用、特点、及现阶段的发展情况和未来的发展趋势。
(6)传感器的种类、概念、工作原理和应用及重点介绍本次课题中选取的传感器。
(7)轴向柱塞泵上传感器的布控及数据的采集和数据的分析及数据的处理。
(8)labview软件的功能、用途、使用方法及在本次课题中如何使用。
(9)根据研究情况编制状态监测与故障诊断相关程序或软件,并用相关软件labview进行仿真。
(10)对本次课题研究进行总的分析总结,得出研究结果并作出研究结论。
2.3实现途径
(1)液压柱塞泵是液压系统中的核心元件,在现代社会生产中液压轴向柱塞泵的应用最为广泛,国内外对液压轴向柱塞泵的研究比较全面,因此选取液压轴向柱塞泵作为本次课题的研究对象。
(2)国内外用于轴向柱塞泵状态监测与故障诊断的方法有很多种,基于振动信号的诊断方法应用较广并且相对容易,在诸多参数中.振动信号对故障反映较快、受环境污染噪声干扰小,且便于拾取和分析。
同时流量也是液压柱塞泵的一个重要特性。
因此本文将基于轴向柱塞泵的振动信号和流量特性对其进行状态监测与故障诊断的研究。
(3)根据轴向柱塞泵运行状况选取振动加速度、振动速度、流量作为监测泵运行状况的主要信号,并同时对泵的整体振动情况进行监控。
(4)针对每个参量选取相应传感器。
如速度传感器,加速度传感器,振动传感器等,流量传感器。
(5)确定传感器的布控位置,液压柱塞泵在工作时壳体振动比较明显,因此主要布控位置在壳体上。
(6)对泵的运行状态进行监测,通过传感器和数据采集器等采集并记录泵运行时的各种参量的数据。
(7)对数据进行分析处理:
(有离散傅里叶变换DFT方法极其快速算法FFT方法,相关仪器有FFT分析仪)
示波器
信号处理机
显示打印
A/D板
前置滤波器
电荷放大
微机
传感器
图1
(8)对以上数据和有些结果用labview软件进行分析处理,编制轴向柱塞泵的状态监测和故障诊断的相关软件,并用labview软件对其进行仿真验证。
数
据
处
理
采
集
卡
信
号
调
被
测
对
象
虚拟仪
器面板
图2
经过多次试验后,可将液压轴向柱塞泵正常运行情况下的振动信号和有关参量数值分析处理后的数据存入计算机并作为轴向柱塞泵正常工作时工作状态的标准。
当对某一台正在运行的液压轴向柱塞泵进行状态监测和故障诊断时,可以运用以上有关步骤采集轴向柱塞泵运行时的振动信号和各个参量的数据,将信号和数据分析处理后输入计算机,计算机可将其与正常工作情况下的数据信息进行对比,对比后如果输入的数据信息处在正常工作的数据信息范围内或与之差异不大,则表明正在监测和诊断的液压柱塞泵工作正常;
反之,如果输入的数据信息与计算机中储存的正常工作时的数据信息差异较大,则表明所监测和诊断的液压轴向柱塞泵运行不正常,出现了故障,则应当对其进行维修和处理。
结束
输出所识别信息的处理结果
读取待识别的数据信息
读取数据库中正确的数据信息
将输入的信息与标准的信息对比
得出待处理信息的特点
进行处理
输入采集的数据信息
图3
3进度计划
序号
起止周次
工作内容
1
4周至6周
明确设计任务,译文,撰写开题报告
2
7周至8周
总体方案设计和数据采集方案设计
3
9周至10周
主要元器件的选用、学习相关软件的使用
4
10周至11周
采集数据并进行分析处理
5
12周至14周
编写主程序并设计软件
6
15周至16周
进行仿真实验并完成毕业设计论文
7
17周
答辩
学生签名:
年月日
是否同意该设计(论文)进入实施阶段的结论。
签字必须手签。
4、指导教师意见:
教师签名:
年月日
参考文献:
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receivedinrevisedform12April2005;
accepted19July2005Availableonline15December2005
B7
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