【摘要】： 機(jī)械故障診斷包括信號測量、特征提取、狀態(tài)診斷和狀態(tài)分析四個(gè)步驟,其中最關(guān)鍵的問題是故障信號的特征提取。旋轉(zhuǎn)機(jī)械在機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用最廣,是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重點(diǎn)。本文以滾動(dòng)軸承為研究對象,應(yīng)用新理論,提出軸承故障信號特征提取的新方法。針對滾動(dòng)軸承故障信號的非平穩(wěn)、非高斯的特點(diǎn),論文中應(yīng)用循環(huán)平穩(wěn)理論的循環(huán)譜密度分析法和高階理論的雙譜分析法,分別就滾動(dòng)軸承在正常、內(nèi)圈故障和滾動(dòng)體故障狀態(tài)運(yùn)行下,對其中的振動(dòng)信號做故障特征提取并進(jìn)行了故障診斷。論文主要完成以下研究工作: 1、滾動(dòng)軸承振動(dòng)特性分析并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排。本章首先給出了滾動(dòng)軸承常見的幾種故障形式和形成原因;針對滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)分析其振動(dòng)類型;在此基礎(chǔ)上,對滾動(dòng)軸承的特征頻率做出分析;最后對實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)行簡單的介紹。 2、在介紹小波理論的基礎(chǔ)上,著重研究了小波在信號處理中的消噪和多分辨率分解,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證;以滾動(dòng)軸承故障信號為例進(jìn)行小波去噪,為以后的故障信號處理及特征提取作鋪墊。 3、針對滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號的非平穩(wěn)特性,論述了其循環(huán)平穩(wěn)性,建立了一個(gè)滾動(dòng)軸承幅值調(diào)制振動(dòng)信號的模型,討論了其循環(huán)平穩(wěn)性;論文理論上證明了循環(huán)自相關(guān)函數(shù)分析方法和循環(huán)譜密度函數(shù)具有解調(diào)性,并通過對模型信號的仿真分析,驗(yàn)證了循環(huán)自相關(guān)函數(shù)和循環(huán)譜密度函數(shù)可以有效地從調(diào)幅振動(dòng)信號中分離出調(diào)制信息,達(dá)到調(diào)制信號解調(diào)的目的;在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)討論了其循環(huán)自相關(guān)函數(shù)和循環(huán)譜密度函數(shù)的解調(diào)性。最后對實(shí)驗(yàn)中的滾動(dòng)軸承數(shù)據(jù)進(jìn)行分析仿真,成功地應(yīng)用到了滾動(dòng)軸承的故障特征提取中,但從結(jié)果中可以看出,由于信號中的噪聲干擾嚴(yán)重,圖中還是存在很多干擾成分,得到的結(jié)果也不是十分理想。 4、針對前面分析結(jié)果中的噪聲干擾,結(jié)合滾動(dòng)軸承故障信號的非高斯特點(diǎn),分析研究了高階統(tǒng)計(jì)量理論;論證了高階統(tǒng)計(jì)量對高斯噪聲的免疫特性;提出了小波多分辨率分解與雙譜分析方法及其切片的結(jié)合在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用;將雙譜分析法及其切片應(yīng)用于實(shí)測的滾動(dòng)軸承故障信號的特征提取中,對正常、內(nèi)圈故障和滾動(dòng)體故障的振動(dòng)信號進(jìn)行了分析,在各種運(yùn)行狀態(tài)下分別得到了各自的故障頻率,從而有效地對滾動(dòng)軸承的故障運(yùn)行狀態(tài)作出判斷;并得到了比較理想的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH165.3
【圖文】：

圖 4-2 循環(huán)均值Fig．4-2 Circulation mean信號 x (t)的時(shí)域波形，從圖中可以觀察到是循環(huán)均值αxM1，正如式（4-3)推導(dǎo)的結(jié)果中心以調(diào)制頻率 150Hz 為間隔左右對稱的x (t)的確代表了一個(gè)循環(huán)平穩(wěn)過程，也就是4-2 也明確地證實(shí)了循環(huán)均值αxM1并不具備的解調(diào)性分析[57]7)所描述的調(diào)幅信號 x(t)的二階循環(huán)平穩(wěn)本章采用延時(shí)非對稱二次變換的形式，可)cos[2()]{1cos(22AftBfaa+=++ +τπτθπ

應(yīng)該要先熟悉一下滾動(dòng)軸承的振動(dòng)和故障機(jī)理。2.3.1 滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，它由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。內(nèi)圈、外圈分別與軸頸及軸承座裝配在一起。在大多數(shù)情況下外圈不動(dòng)，而內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，它使得相對運(yùn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。滾動(dòng)體的形式有球形、圓柱形、錐柱形和鼓形等等。滾動(dòng)體可在內(nèi)、外圈滾道上進(jìn)行滾動(dòng)。

20（3）試驗(yàn)說明1）將實(shí)驗(yàn)設(shè)備按照圖2-2所示連接好，圖2-3為電機(jī)軸承故障實(shí)驗(yàn)臺示意圖，圖2-4為可見測點(diǎn)分布和傳感器測量方向(z軸方向由點(diǎn)和叉表示，點(diǎn)表示垂直紙面向里，叉表示垂直在紙面向外)。圖 2-2 試驗(yàn)設(shè)備連接示意圖Fig．2-2 Connection diagram of test equipment圖 2-3 電機(jī)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺示意圖Fig．2-3 Sketch map of motor bearing fault simulation test-bedxyyx傳感器1傳感器2zz圖 2-4 傳感器的測量方?

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本文編號：2771820