图 4-10 数据查询结构 24

图 4-11 幅值和电平测量节点 24

图 4-12 频谱测量节点 24

图 4-13 单频测量节点 25

图 4-14 故障频率计算节点 25

图 4-15 故障位置定位判断 26

表清单

表序号 表名称 页码

表 3-1 CA3140 的引脚功能 12

表 3-2 MSP430g2553 的引脚功能 16

表 3-3 CH340 的引脚功能 17

变量注释表

D 轴承节径

d 滚动体直径

α 接触角

n 滚动体数目

N 轴承的转速

fBPFO 滚动轴承外环故障频率

fBPFI 滚动轴承内环故障频率

fFTF 滚动轴承保持架故障频率

fBSF 滚动轴承滚动体故障频率

1 绪论

1.1 研究目的与意义

机械设备故障诊断是一种监控机器设备工作时的状况，确定机器是否存在故 障，发现导致其故障的因素，并故障报警的技术。众所周知，监测机械设备的运 行状态和故障诊断对确保设备的安全有效运行至关重要，在国内外因设备故障而 引发的各种事故，不仅造成了人员的伤亡，还对经济造成了巨大的损失。因此， 保证设备的运行安全，消除事故，需要监控设备运行时的工作状态，对机器是否 发生故障进行诊断，提高故障诊断的能力。

滚动轴承在机械设备中占有十分重要的地位。滚动轴承是一种用滚动摩擦替 代滑动摩擦的机械元件，从而缩减因摩擦造成的能量损失。因为滚动轴承具有摩 擦力小、传动效率高等优点，所以滚动轴承在机械设备中得到很广泛的应用。由 于滚动轴承被广泛的应用于机械设备中，而滚动轴承又属于容易损坏的元件，一 旦滚动轴承出现故障，便会导致机械设备随之出现故障[1]。

据统计，65%的机械设备故障是由振动故障造成的，而 35%的振动故障是由滚 动轴承的损坏造成的[1]。主要是因为机械设备中的负荷主要压在滚动轴承上，这 就造成了其工作环境非常恶劣。滚动轴承发生故障会导致系统的某些功能减弱甚 至系统奔溃，严重的时候还会造成无法挽回的灾难，造成人员资产的损失。因此 滚动轴承故障诊断技术的发展是当今设备比较关注的问题。

1.2 研究现状分析

在国外，机械设备故障诊断技术发展的比较早，而这便是对机械设备故障诊 断技术的最早的研究。美国的两位学者最早对滚动轴承故障诊断进行了研究，他 们提出了通过检测轴承的振动信号来诊断轴承，因此采用压电式加速度传感器来 采集信号，通过对采集到的信号的峰值数与标准信号的峰值数进行对比，以此来 判断滚动轴承的是否存在故障。