發(fā)布時(shí)間：2020-05-07 04:11

【摘要】：滾動(dòng)軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中重要的組成零件,其健康狀況關(guān)乎著整個(gè)機(jī)械設(shè)備是否正常運(yùn)行。滾動(dòng)軸承由于使用環(huán)境和工作位置多樣化,造成相同的軸承使用壽命也不相同。導(dǎo)致軸承失效的原因眾多,但主要是疲勞損傷、安裝不當(dāng)以及外界污染等原因造成的軸承斷裂以及損壞。如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軸承從正常狀態(tài)到最后完全失效的全過(guò)程監(jiān)測(cè),并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)維修,實(shí)現(xiàn)軸承的主動(dòng)性維護(hù),將大大降低因軸承造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡。本文通過(guò)加速度傳感器得到滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號(hào),采用小波降噪對(duì)原始信息進(jìn)行降噪處理,然后提取軸承的時(shí)域、頻域以及時(shí)頻域上的特征信息,并對(duì)其進(jìn)行分析,初步判斷軸承的健康狀況。在時(shí)域上著重對(duì)均方根值、峭度值等特征進(jìn)行探究,提取其振動(dòng)沖擊的時(shí)刻以及觀察數(shù)值走向和趨勢(shì),在頻域上主要對(duì)幅值譜、功率譜和頻率均值等特征詳細(xì)探究,挖掘振動(dòng)信號(hào)中的頻域特征。關(guān)于時(shí)頻域,主要利用以上分析得到的沖擊時(shí)刻進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換、Wigner-Viller分布,從中可以明顯看到?jīng)_擊能量的存在。另外提取的小波能量熵也作為時(shí)頻域上的重要特征。從所得到的熵圖中既可以分析出頻率特征,也將振動(dòng)沖擊信息提取出來(lái),說(shuō)明以上方法都具有提取振動(dòng)信號(hào)特征的實(shí)用性,具有挖掘振動(dòng)信號(hào)中的反常信號(hào)的能力。然后選擇針對(duì)本文特征降維效果較好的非線(xiàn)性算法ISOMAP對(duì)上述特征進(jìn)行數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化,既祛除不必要的特征,又防止數(shù)據(jù)冗余造成的計(jì)算量過(guò)大所造成的模型效率過(guò)低。再與高斯混合模型融合,建立基于對(duì)數(shù)似然概率的退化指標(biāo),采用局部加權(quán)回歸進(jìn)行平滑處理提高指標(biāo)的精確度。并根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)中的3σ法則,建立衰退指標(biāo)的閾值,完成軸承壽命的退化評(píng)估。最后將特征輸入到相關(guān)向量機(jī)模型中進(jìn)行訓(xùn)練與預(yù)測(cè),完成軸承的剩余壽命預(yù)測(cè)。并采用PCA與T-SNE降維方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證其特征提取的優(yōu)劣,實(shí)現(xiàn)軸承剩余壽命預(yù)測(cè)最優(yōu)結(jié)果。
【圖文】：

（ａ）無(wú)外圈軸承邐（ｂ）無(wú)內(nèi)圈軸承逡逑圖２．２特殊結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)軸承逡逑總之，軸承因工作環(huán)境以及需求不同，其物理結(jié)構(gòu)也千奇百樣。但是其在逡逑機(jī)械設(shè)備上的作用卻不可小覷。因此，，研究軸承的性能及使用時(shí)間對(duì)工業(yè)上的安逡逑全和經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的作用。逡逑２．３滾動(dòng)軸承振動(dòng)的信號(hào)特征逡逑２．３．１時(shí)域特征逡逑從軸承振動(dòng)的信號(hào)中，可以得到時(shí)域與頻域等不同的特征信息，時(shí)域信息是逡逑以時(shí)間為變量，描繪出信號(hào)的波形１２２］。可以根據(jù)時(shí)域特征參數(shù)分辨出信號(hào)的變化逡逑情況，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在故障。時(shí)域上具體分為有量綱和無(wú)量綱參數(shù)，有量逡逑１０逡逑

逡逑圖２．１滾動(dòng)軸承的物理結(jié)構(gòu)逡逑ｆｉ邐0逡逑（ａ）無(wú)外圈軸承邐（ｂ）無(wú)內(nèi)圈軸承逡逑圖２．２特殊結(jié)構(gòu)的滾動(dòng)軸承逡逑總之，軸承因工作環(huán)境以及需求不同，其物理結(jié)構(gòu)也千奇百樣。但是其在逡逑機(jī)械設(shè)備上的作用卻不可小覷。因此，研究軸承的性能及使用時(shí)間對(duì)工業(yè)上的安逡逑全和經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的作用。逡逑２．３滾動(dòng)軸承振動(dòng)的信號(hào)特征逡逑２．３．１時(shí)域特征逡逑從軸承振動(dòng)的信號(hào)中，可以得到時(shí)域與頻域等不同的特征信息，時(shí)域信息是逡逑以時(shí)間為變量，描繪出信號(hào)的波形１２２］�？梢愿鶕�(jù)時(shí)域特征參數(shù)分辨出信號(hào)的變化逡逑情況，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在故障。時(shí)域上具體分為有量綱和無(wú)量綱參數(shù)，有量逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33

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