滾動軸承在機械設(shè)備中被廣泛使用,起著重要的作用,它的運行狀態(tài)是設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。滾動軸承結(jié)構(gòu)開放,工作環(huán)境和受力狀況較為惡劣,據(jù)統(tǒng)計旋轉(zhuǎn)機械的故障的70%都與滾動軸承有關(guān)。因此,滾動軸承的故障診斷一直都是研究的熱點,尋找更新、更有效的故障診斷方法對降低機械設(shè)備的故障率有著重要意義。在滾動軸承故障診斷方法中最為廣泛使用的是基于傅里葉變換技術(shù)的時域線性分析法。這種方法可很好地處理線性和平穩(wěn)信號,但不能很好地適用于非線性和非穩(wěn)定性信號的處理和故障特征提取,而滾動軸承的振動信號是非線性的復雜信號,因此論文從非線性分析方法入手,對滾動軸承的振動信號進行分析并提取故障信號特征,為非線性、非穩(wěn)定性故障的診斷方法研究提供參考。論文針對滾動軸承振動信號不但存在分形特征,而且在不同的工作狀態(tài)下其振動信號的分形特征不同這一關(guān)鍵點,進行一系列基于分形幾何的滾動軸承故障診斷方法研究。滾動軸承故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)是對振動信號中故障特征的提取,因此論文利用分形維數(shù)去描述和提取故障特征,并在此基礎(chǔ)上開展基于單一分形的滾動軸承故障診斷、基于分形維數(shù)和EMD的滾動軸承故障診斷和基于多重分形的滾動軸承故障診斷三種方法的研究,用多種機器學習模型進行實驗驗證。論文首先運用單一分形方法對滾動軸承信號進行故障特征提取,經(jīng)實驗驗證,診斷準確率在75%左右。經(jīng)分析研究,噪聲等可能是影響診斷準確率的因素,單一分形無法很好地處理這類問題。因此,論文提出了基于盒維數(shù)法和EMD算法的滾動軸承故障診斷方法,經(jīng)實驗驗證并對驗證結(jié)果對比分析發(fā)現(xiàn):其中SVM和ELM兩種模型效果較好,診斷準確率分別達到88.9%和93.1%。針對單一分形存在著不能完整刻畫信號特征的缺陷,論文又引入基于多重分形的MF-DFA算法的滾動軸承故障診斷方法,經(jīng)實驗驗證,診斷準確率可達94.4%。研究結(jié)果表明:分形幾何可以有效地用于非線性、非穩(wěn)定性信號的滾動軸承的故障診斷。
【學位單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH133.33
【部分圖文】：

ＫＷ的電動機、一個扭矩傳感器／譯碼器和一個功率測試計，還有電子控沒有）。待測軸承支撐電機轉(zhuǎn)子。風機端和驅(qū)動端的軸承采用的是不同承，其分別ＳＫＦ６２０３和ＳＫＦ６２０５兩種型號的軸承。風扇端軸承的故障為１２千赫，驅(qū)動端軸承的故障采樣頻率為１２千赫和４８千赫。軸承的ｍ的單點損壞。損傷直徑分為０．１７７８毫米、０．３５５６毫米、０．５３３４毫米。逡逑米，１．０１６毫米五種。ＳＫＦ軸承用于檢測直徑為０．１７７８邋ｍｍ、０．３５５６邋＿３４邋ｍｍ的損傷，ＮＴＮ軸承用于檢測直徑為０．７１１２邋ｍｍ和１．０１６邋ｍｍ的滾道的故障是固定的，因此軸承區(qū)域的故障直接影響電機／軸承系統(tǒng)的。為了對試驗結(jié)果進行量化，分別在軸承區(qū)的三個刻度（直接）、軸承刻度（與軸承區(qū)成９０度）和外圈故障的十二個刻度上進行了相應(yīng)的試驗。逡逑的故障軸承重新裝入試驗電機，并分別在０、１、２、３馬力電機負載錄振動加速信號數(shù)據(jù)。利用該實驗平臺，獲得了邋８個正常試樣、５３個樣、２３個內(nèi)環(huán)損傷試樣和１１個滾動體損傷試樣。每個樣本的振動信００００上以上，數(shù)據(jù)量足夠應(yīng)用到滾動軸承的故障診斷中去，對于如此，需要進行挑選合適的實驗數(shù)據(jù)，為進行論文中后續(xù)研宄工作中做好準備電動機邋扭轉(zhuǎn)傳感器／譯碼器邐示功器逡逑

直徑大小為０．０７英寸（０．１７７８ｍｍ）故障位置分別為軸承內(nèi)圈，軸承外圈，軸承逡逑滾動體以及正常狀態(tài)下驅(qū)動端振動加速度信號，每個種類數(shù)據(jù)量為１２００００。從逡逑圖３－２邋（滾動軸承振動信號圖）可以看出在密集情況下，圖的走勢等特征區(qū)別不逡逑太明顯，從圖３－２邋（坐標采樣點數(shù)－振幅）可以看出的幅值大小有區(qū)別，同時選取逡逑的部分細節(jié)上的數(shù)據(jù)進行繪圖后可以看到明顯的波形區(qū)別，從圖中可以得到滾動逡逑軸承的故障診斷信號是具有分形特征的，而且不同的狀態(tài)分形特征也不相同，初逡逑步可以判定運用分形維數(shù)法對滾動軸承進行故障類型的診斷是可行的。逡逑。：ｉＨＭＨＭＨＩｌｉ逡逑０邋ｍｏｍ邋ｍｍｏ邋ｍｍｍ邋ｍｏｍ邋ｍｍｏ邋１２００００逡逑０邐ｍｏ邋ｍｏ邋ｍｍ逡逑ａ軸承內(nèi)圈故障逡逑：［ｐｐｒ一『Ｖ＇：逡逑ｄ邋ｍｏｍ邋ｍｏｏｏ邋ｍｏｏｏ邋ｓｏｏｏｏ邋１０００００邐１２００００逡逑ｔｆｆｆ’逡逑◎邐ｍｏ邋６００邋８Ｄ0邋１０００逡逑ｂ軸承外圈故障逡逑１８逡逑

基于分形維數(shù)對滾動軸承進行故障診斷主要的數(shù)據(jù)特征提取方法是利用分逡逑形維數(shù)的盒維數(shù)計算方法對滾動軸承振動信號特征進行刻畫提取，并在研究中進逡逑行改進。本章的研究流程如圖４－１，逡逑Ｃ^u始）逡逑＞ｒ邐逡逑信號邋—邐邐逡逑方法１逡逑邐ｉ邐邐ｉ逡逑盒維數(shù)法ｆｔ證提�。歼姡牛停姆纸庑盘栧义线娺婂义线姡剡婂义蠙C器碰逡逑邐邐＾邐結(jié)果不夠^簀義希輳翦義轄峁忮義希郟蓿卞義轄崾義賢跡矗毖芯苛鞒掏煎義希矗被詿糠中撾墓齠岢泄收險鋃襄義顯謚暗睦礪堊爸瀉褪莘治鮒�，发现过f岢械惱穸鈾俁刃藕旁誆誨義賢墓收獻刺碌男藕挪ǘ南鋼陸峁共灰謊捶中撾遣煌模庇捎誆懾義霞墓齠岢姓穸藕攀搶肷⒌牡愣雜詮收險鋃系腦げ饈遣煥�。因此采用邦侎辶x希玻沖義

本文編號：2817878