【摘要】：滾動軸承作為一種承受和傳遞載荷的重要部件,在機械設(shè)備中廣泛使用。特殊工況或極端工作環(huán)境往往導致滾動軸承性能衰退,此外實際工作中滾動軸承常處于變轉(zhuǎn)速運行狀態(tài),變轉(zhuǎn)速使得滾動軸承故障特征具有非平穩(wěn)性。變轉(zhuǎn)速工況下滾動軸承容易發(fā)生故障,可能導致設(shè)備損毀,甚至造成災難性事故。因此,對變工況下滾動軸承進行故障診斷具有非常重要的意義,也是機械設(shè)備安全可靠運行、避免經(jīng)濟損失的保障。針對變工況條件下的滾動軸承故障診斷中,由于載荷或轉(zhuǎn)速波動引起的趨勢項問題,提出了一種基于Envelope函數(shù)與包絡階次譜的變工況下滾動軸承故障診斷。在故障診斷方法中,求某一平穩(wěn)信號包絡時用的最多的是Hilbert變換,但并不是Hilbert特變換適用于所有信號包絡的情況,對于轉(zhuǎn)速波動較大或有趨勢項的信號,希爾伯特變換不再適用。本文用Envelope函數(shù)包絡、Hilbert變換包絡、平方包絡等對仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)進行包絡計算。通過仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)綜合對比分析表明,基于Envelope函數(shù)的包絡能更有效的計算出變工況下故障信號的調(diào)制階次。針對變轉(zhuǎn)速工況下的滾動軸承故障診斷,用基于Envelope函數(shù)包絡與已有的計算階比跟蹤(computed order tracking,COT)技術(shù)相結(jié)合的方法,研究了軸承的故障機理和不同轉(zhuǎn)速下軸承的階次值,并在變轉(zhuǎn)速條件下對內(nèi)圈故障軸承實驗臺測試數(shù)據(jù)進行研究,實驗中為使信號中故障特征階次更加明顯,采用契比雪夫低通濾波技術(shù),結(jié)果證明此方法更有利于故障識別,為變工況下的機械故障診斷提供參考。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH133.33
【圖文】：

g 重力加速度，9800(mm/s)。對于鋼材，代入上述諸常數(shù)，則有： = × × 2× ( 2 ) 2 滾動體的固有頻率為： = √ 式中： 鋼球半徑， ， 和 的意義和上式相同。動軸承運動學本文以深溝球軸承為研究目標，在滾動軸承的運動學基礎(chǔ)上研究滾動軸本身發(fā)生故障引起的軸承振動特性。和軸承彈性有關(guān)的振動在一定程度統(tǒng)的傳遞特性，反映了軸承的故障程度。以下為深溝球軸承的結(jié)構(gòu)剖面：

中北大學學位論文表 2-1 滾動軸承故障形式及測試實驗工況軸承狀態(tài) 負載工況 主軸轉(zhuǎn)速（RPM） 采樣頻率(Hz)內(nèi)圈故障 加載 600 20.48k內(nèi)圈故障 加載 900 20.48k外圈故障 加載 600 20.48k外圈故障 加載 900 20.48k內(nèi)圈故障 加載 升速、降速 20.48k2.5.1 平穩(wěn)工況下滾動軸承故障振動信號特征（1）600 rpm 內(nèi)圈故障軸承振動信號特征

圖 2.3 內(nèi)圈故障頻譜圖由圖 2.3 內(nèi)圈故障的頻域信號圖可以看出，頻域信號有較寬的頻帶范圍，約為0~6000Hz 左右，主要頻率集中在 1000Hz 調(diào)制頻率和 3000~4000 之間的高頻載波頻率，由式（2-1）滾動軸承固有頻率 = × × 2× ( 2 ) 2 計算公式求得軸承的固有頻率在 3000~4000Hz 的范圍內(nèi)，調(diào)制頻率為軸的旋轉(zhuǎn)頻率和滾動體經(jīng)過故障裂紋處的通過頻率；滾動體通過內(nèi)圈故障處時，軸承的元件會受到?jīng)_擊，激起軸承元件的某幾階固有頻率，載波信號的頻率為軸承結(jié)構(gòu)的固有頻率，在頻譜中低頻帶和高頻帶的載波信號為二重幅值調(diào)制現(xiàn)象，結(jié)果如圖 2.3 所示。（2）600 rpm 外圈故障軸承振動信號特征

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本文編號：2807053