滾動軸承是機(jī)械設(shè)備中普遍使用的零部件。變速、重載與高溫等極端服役環(huán)境往往導(dǎo)致滾動軸承性能衰退,降低機(jī)械系統(tǒng)的可靠性。此外,實(shí)際工況中滾動軸承常處于變轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài),變轉(zhuǎn)速工況使得滾動軸承故障特征表現(xiàn)為時(shí)變非平穩(wěn)性。因此,滾動軸承時(shí)變非平穩(wěn)故障特征的提取是關(guān)鍵設(shè)備健康監(jiān)測與故障診斷的重要環(huán)節(jié),也是機(jī)械設(shè)備安全可靠運(yùn)行、避免經(jīng)濟(jì)損失甚至災(zāi)難性事故的重要保障。針對傳統(tǒng)算法在滾動軸承時(shí)變非平穩(wěn)故障特征提取時(shí)表現(xiàn)出的理論缺陷、診斷結(jié)果不理想、對轉(zhuǎn)速測量裝置依賴等問題,本文基于故障軸承振動信號的特點(diǎn),探討了變轉(zhuǎn)速下單一故障軸承振動信號、復(fù)合故障振動信號、以及故障齒輪干擾下復(fù)合故障信號中故障特征成分的分布和變化規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上深入研究提出了計(jì)算階比分析的優(yōu)化算法以及無需階比跟蹤的時(shí)變非平穩(wěn)故障特征平穩(wěn)化方法。針對計(jì)算階比跟蹤過程中鑒相時(shí)標(biāo)求解效率低的問題,提出了基于等分脈沖包絡(luò)重采樣的計(jì)算階比分析方法。首先,同步測取故障軸承振動信號和轉(zhuǎn)速脈沖信號,通過定位每個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖上升沿時(shí)間點(diǎn),等分各個(gè)脈沖間隔,并記錄分割點(diǎn)對應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)。其次,利用插值算法計(jì)算每個(gè)分割時(shí)標(biāo)對應(yīng)的振動信號包絡(luò)幅值。通過轉(zhuǎn)速測量裝置... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

近10年軸承相關(guān)論文數(shù)量

發(fā)電機(jī)（Ｐ＜１ＭＷ），?７０％為中型發(fā)電機(jī)（１ＭＷ＜Ｐ＜２ＭＷ），５０％為大型發(fā)電機(jī)??（２ＭＷ＜Ｐ））。中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中齒輪箱和中央發(fā)電機(jī)的故障停車時(shí)間及軸承故障??所占比重如圖１－２所示。另外，與其他機(jī)械零件相比，軸承壽命的離散性較大，即??使同樣一批工人用同樣的材料，同樣的加工工藝以及同樣的設(shè)備加工出來的一批??軸承，其壽命也相差很大。在實(shí)際使用中有部分軸承已超過其設(shè)計(jì)壽命而依然完好??的運(yùn)行，而有部分軸承未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命即出現(xiàn)各種故障０１。因此，如果按照設(shè)計(jì)壽??命對軸承進(jìn)行定時(shí)維修會造成完好的軸承拆下來作為報(bào)廢處理產(chǎn)生浪費(fèi)，另一方??面也會出現(xiàn)故障軸承嚴(yán)重影響整個(gè)機(jī)械的運(yùn)行，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，甚至出現(xiàn)災(zāi)??難性的事故ＩＭ。??麵?Ｈ?ｊ?＾??齒輪箱??中央發(fā)電機(jī)??－?！??中央發(fā)電機(jī)’．ｒ?ｆ?７〇％二￣＇??齒輪箱＋發(fā)電機(jī)??齒輪箱＋發(fā)電機(jī)７０％：??０?２?４?６?８?１０?１２??停車時(shí)間（Ｘ１０４小時(shí)）??■總時(shí)間（小時(shí)）■軸承故障《其他故障??圖１－２中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障時(shí)間與軸承故障時(shí)間（數(shù)據(jù)來源于文獻(xiàn)［１８］［１９］）??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ?ｄｏｗｎｔｉｍｅ?ｆｏｒ?ｂｅａｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｍｅｄｉｕｍ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ??既然惡劣的運(yùn)行工況和軸承自身不足導(dǎo)致其性能衰退的現(xiàn)象無法避免，保障??機(jī)械運(yùn)行安全的重點(diǎn)就是對軸承進(jìn)行健康監(jiān)測和故障診斷。近年來

取得成功的故障診斷方法大都是以轉(zhuǎn)速恒定或者小范圍波動為前提條件。以??ＷｅｂｏｆＳｃｉｅｎｃｅ網(wǎng)站的論文數(shù)量為例，２０１０－２０１６年間，以“軸承故障診斷”為主題??的文章中關(guān)于變轉(zhuǎn)速的文章數(shù)量最高占有量不超過１８％，如圖１－４所示。平均占比??僅為１２．８８％，如圖１－５所示。然而變轉(zhuǎn)速運(yùn)行普遍存在實(shí)際工況中，因此針對軸??承的復(fù)雜工作環(huán)境和工作狀態(tài)，研究變轉(zhuǎn)速條件下軸承的故障特征提取，對于進(jìn)一??步豐富軸承故障診斷方法，實(shí)現(xiàn)重要機(jī)械設(shè)備主／被動相結(jié)合的維護(hù)模式，避免軸??承失效引起災(zāi)難性事故，保證重要設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，縮短設(shè)備的停車維修時(shí)間，??提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。此外，變轉(zhuǎn)速下軸承故障診斷技術(shù)的研究和發(fā)??展也符合我國重大工程戰(zhàn)略的需求，如“國家中長期科學(xué)和計(jì)劃發(fā)展規(guī)劃（２００６年??－２０２０年）“中國制造２０２５”計(jì)劃等均將提升核心產(chǎn)品質(zhì)量、提高重大裝備可靠??性列為重大發(fā)展戰(zhàn)略。??７００?ｎ?ｒ?２０??６００??—Ｋ—??：，＾Ｉ?■?１５?＾??Ｓ：?ｍ?Ｔ?｜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)時(shí)頻譜分析方法的滾動軸承復(fù)合故障診斷[J]. 王宏超,向國權(quán),郭志強(qiáng),鞏曉赟,杜文遼.  航空動力學(xué)報(bào). 2017(07)
[2]一種基于改進(jìn)階次包絡(luò)譜的滾動軸承故障診斷算法[J]. 郝高巖,劉永強(qiáng),廖英英.  振動與沖擊. 2016(15)
[3]改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庠跈C(jī)械故障診斷中的應(yīng)用[J]. 馬文朋,張俊紅,馬梁,劉昱,賈曉杰.  振動.測試與診斷. 2015(04)
[4]基于改進(jìn)諧波小波包分解的滾動軸承復(fù)合故障特征分離方法[J]. 唐貴基,鄧飛躍.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2015(01)
[5]基于低次故障特征階比系數(shù)的變轉(zhuǎn)速滾動軸承等效轉(zhuǎn)頻估計(jì)算法[J]. 王天楊,李建勇,程衛(wèi)東.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(03)
[6]基于EMD與ICA的滾動軸承復(fù)合故障診斷[J]. 崔玲麗,吳春光,鄔娜.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(10)
[7]改進(jìn)的希爾伯特-黃變換及其在滾動軸承故障診斷中的應(yīng)用[J]. 鄭近德,程軍圣.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[8]一種譜峭度和Morlet小波的滾動軸承微弱故障診斷方法[J]. 丁康,黃志東,林慧斌.  振動工程學(xué)報(bào). 2014(01)
[9]改進(jìn)的諧波小波包變換及其在弱故障特征提取中的應(yīng)用[J]. 田福慶,羅榮.  振動與沖擊. 2013(17)
[10]基于改進(jìn)雙樹復(fù)小波變換的軸承多故障診斷[J]. 李輝,鄭海起,唐力偉.  振動.測試與診斷. 2013(01)

博士論文
[1]滾動軸承故障特征提取與早期診斷方法研究[D]. 李永波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]齒輪箱復(fù)合故障診斷方法研究[D]. 李蓉.湖南大學(xué) 2013
[3]滾動軸承打滑動力學(xué)模型及振動噪聲特征研究[D]. 涂文兵.重慶大學(xué) 2012
[4]局部均值分解方法及其在旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 張亢.湖南大學(xué) 2012
[5]振動信號的包絡(luò)解調(diào)分析方法研究及應(yīng)用[D]. 張家凡.武漢理工大學(xué) 2008
[6]混合智能技術(shù)及其在故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 雷亞國.西安交通大學(xué) 2007
[7]齒輪與滾動軸承故障的振動分析與診斷[D]. 孟濤.西北工業(yè)大學(xué) 2003
[8]基于時(shí)—頻分析的虛擬式旋轉(zhuǎn)機(jī)械特征分析儀系統(tǒng)的研究[D]. 郭瑜.重慶大學(xué) 2003



本文編號：2995713

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