Wykrywanie uszkodzeń łożysk tocznych z wykorzystaniem analizy falkowej

• Autorzy: Zając M. , Sułowicz M.

Warianty tytułu

EN

Fault detection of rolling element bearings using wavelet analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych przez autorów dotyczące wykrywania podstawowych typów uszkodzeń łożysk tocznych w czasie normalnej eksploatacji maszyn elektrycznych. Badano przypadki uszkodzeń bieżni wewnętrznej i zewnętrznej łożysk, jak i przypadki uszkodzenia jednej i dwóch kulek. Dane do badań uzyskano w warunkach laboratoryjnych. Przedstawiono analizę możliwości zastosowania zaawansowanych metod analizy drgań opartą na wykorzystaniu transformaty falkowej. Zbiory Falkowych funkcji bazowych użytych w testach diagnostycznych zbudowano w oparciu o rzeczywiste przebiegi drgań węzłów łożyskowych mierzone w dwóch prostopadłych osiach. W pracy pokazano wyniki badań przebiegów charakterystyk zdekomponowanych sygnałów drgań w domenie czasowo-częstotliwościowej i ich energii. Analiza potwierdziła, że zastosowana metodyka umożliwia identyfikację rodzaju uszkodzenia łożyska.

EN

The paper presents the results of research performed by the authors for the detection of the main types of faults in rolling bearings during normal exploitation of electric machines. Several cases of faults were investigated: raceway damage cases: the inner and outer bearings and faults of rolling element cases: one and two balls. Test data were obtained under laboratory conditions. The method of advanced vibration analysis is based on the use of wavelet transform. The sets of wavelet basis functions used by the authors in diagnostics analysis were built on the basis of the real waveforms of vibration of node bearings, measured in two perpendicular axes. Basic set of the wavelet functions was used to decompose vibration time signals of Bering to extract the characteristics and wavelet energy. The analysis confirmed that the applied methodology Allowi the identification of the type of bearing fault.

Słowa kluczowe

PL

diagnostyka uszkodzeń łożysk tocznych; transformacja falkowa; wibracje

EN

rolling bearing fault diagnosis; wavelet transform; vibration

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4(104)
• Strony: 279--285
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zając M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Katedra Automatyki i Technik Informacyjnych, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Sułowicz M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Instytut Elektromechanicznych Przemian Energii, Katedra Maszyn Elektrycznych, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• [1]. Wojtaszczyk P.: Teoria falek. Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 2000
• [2]. Rioul O., Vetterli M.: Wavelets and Signal Processing, IEEE Signal Processing Magazine, vol. 8, no. 4, Oct. 1991, pp. 14-38
• [3]. Białasiewicz J.T.: Falki i aproksymacje, WNT, Warszawa, 2004
• [4]. Gaol L., Yang Z., Cai L., Wang H., Chen P.: Roller Bearing Fault Diagnosis Based on Nonlinear Redundant Lifting Wavelet Packet Analysis, Sensors 11(1), 2011, Basel, 260-277
• [5]. Kowalski Cz.T.: Monitorowanie i diagnostyka uszkodzeń silników indukcyjnych z wykorzystaniem sieci neuronowych. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej nr 57, Monografie nr 18, 2005
• [6]. MathWorks: MATLAB and Simulink for Technical Computing, 2014, www.mathworks.com
• [7]. Sułowicz M., Borkowski D., Węgiel T., Weinreb K.: Specialized diagnostic system for induction motors. Przegląd Elektrotechniczny 2010,86 (4): 285-291
• [8]. Zając M.: Metody falkowe w monitoringu i diagnostyce układów elektromechanicznych, seria: Inżynieria Elektryczna i Komputerowa, Monografia nr 371, Politechnika Krakowska, 2009
• [9]. Zając M.: Metody falkowe w badaniu uszkodzeń układu przeniesienia napędu, Czasopismo Techniczne, Automatyka, 1-AC/2012, zeszyt 25, rok 109, 2012, 139-155
• [10]. Głowacz A., Głowacz Z.: Diagnostics of induction motor based on analysis of acoustic signals with application of FFT and classifier based on words. Archives of Metallurgy and Materials, 2010 vol. 55 issue. 3 s. 707–712
• [11]. Zając M.: Monitorowanie układu elektromechanicznego metodą analizy czasowo-częstotliwościowej, Czasopismo Techniczne, Automatyka, 1- AC/2012, zeszyt 25, rok 109, 2012, 157-169
• [12]. Li H., Fu L., Zheng H.: Bearing fault diagnosis based on amplitude and phase map of Hermitian wavelet transform, Journal of Mechanical Scienceand Technology vol. 25 (11), 2011, 2731-2740
• [13]. Feng H., Liang W., Zhang L.: State Monitoring and Early Fault Diagnosis of Rolling Bearing based on Wavelet Energy Entropy and LS-SVM, Journal of Computers, Vol. 8, No 8, August 2013, 2150-2155
• [14]. Junsheng Ch., Dejie Y., Yu Y.: Application of an impulse response wavelet to fault diagnosis of rolling bearings, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 21, 2007, 920-929
• [15]. García-Prada J.C., Castejón C., Lara O.J.: Incipient bearing fault diagnosis using DWT for feature extraction. Proceedings of 12th IFToMM World Congress, Besançon (France), June18-21, 2007
• [16]. Ewert, P. Kowalski, C. T.: Zastosowanie analizy falkowej do diagnostyki łożysk tocznych silników indukcyjnych, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały 2012, Vol. 66, nr 32, t. 2 s. 339-345
• [17]. Sułowicz M., Petryna J., Weinreb K., Guziec K.: Porównawcze pomiary defektów klatek rozruchowych silników indukcyjnych pod kątem wykorzystania w diagnostyce. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 99, 2013, wyd. BOBRME Komel, s. 77-83
• [18]. Wolkiewicz M., Kowalski C.T.: Zastosowanie dyskretnej analizy falkowej do wykrywania zwarć zwojowych w silniku indukcyjnym. Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne nr 100, 2013, wyd. BOBRME Komel, s. 191-196
• [19]. Yang H.: Automatic Fault Diagnosis of Rolling Element Bearings Using Wavelet Based Pursuit Features, PhD thesis, Queensland University of Technology, 2004.
• [20]. Yang Z., Merrild U.C., Runge M.T., Pedersen G., Børsting H.: A Study of Rolling-Element Bearing Fault Diagnosis Using Motor’s Vibration and Current Signatures, Proceedings of the 7th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety of Technical Processes, Barcelona, Spain, June 30 - July 3, 2009