本文選題：滾動軸承　切入點：狀態(tài)監(jiān)測　出處：《南京航空航天大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：滾動軸承作為旋轉(zhuǎn)機械關(guān)鍵部件，其性能退化或失效影響整機性能甚至導(dǎo)致設(shè)備非計劃停機，造成經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。由于滾動軸承壽命離散較大，傳統(tǒng)的定時維修往往造成“維修不足”或者“維修過�！保虼搜芯繚L動軸承狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和壽命預(yù)測方法，能夠變定時維修為視情維修、預(yù)測維修，是實現(xiàn)故障預(yù)防、保障設(shè)備安全服役的關(guān)鍵。 振動、溫度等常規(guī)監(jiān)測技術(shù)能夠監(jiān)測到滾動軸承較嚴重故障，如裂紋、表面剝落等，從發(fā)現(xiàn)故障征兆到最后失效間隔時間短，難以有充分時間制定維修決策。本文針對常規(guī)監(jiān)測技術(shù)對于早期故障發(fā)現(xiàn)能力的不足，設(shè)計研制了磨損區(qū)域靜電傳感器，，探討靜電信號的主要影響因素；深入分析靜電信號噪聲干擾類型，提出多方法聯(lián)合的去噪方法，有效提高靜電監(jiān)測技術(shù)早期故障識別能力；從時域、頻域以及復(fù)雜度度量角度提取靜電信號多維特征，進而提出多特征參數(shù)融合的軸承性能退化評估方法以及兩階段剩余壽命預(yù)測框架。研究成果對于提高機械設(shè)備關(guān)鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測和壽命預(yù)測能力具有重要的參考價值和指導(dǎo)意義。 論文主要研究內(nèi)容如下： （1）系統(tǒng)總結(jié)磨損區(qū)域荷電機理，分析靜電測量原理并設(shè)計研制磨損區(qū)域靜電傳感器，探討了靜電感應(yīng)信號的主要影響因素。開展了點接觸滑動摩擦膠合實驗，驗證靜電傳感器早期故障檢測能力，分析載荷轉(zhuǎn)速對其影響，進行了滾動摩擦故障注入實驗，研究靜電傳感器對于不同尺寸故障的反應(yīng)能力以及受載荷轉(zhuǎn)速的影響，設(shè)計改裝了滾動軸承疲勞加速壽命監(jiān)測試驗平臺，比較分析靜電監(jiān)測與振動監(jiān)測的故障反應(yīng)能力。 （2）由于靜電感應(yīng)信號混有不同類型強噪聲干擾，很難采取單一方法有效抑制噪聲。通過仿真分析比較了陷波器法、獨立分量法以及譜插值法三種工頻干擾去除方法的效果，得出譜插值法計算簡單并且濾除工頻及其諧波分量的同時保留了附近有效成分。通過仿真分析比較了小波去噪、EMD去噪以及奇異值差分譜三種方法用于背景噪聲和隨機脈沖的去除效果，得出奇異值差分譜方法信噪比最高，效果最佳。在此基礎(chǔ)上結(jié)合靜電信號特點提出一種基于譜插值法和奇異值差分譜法的聯(lián)合去噪方法，通過仿真和軸承壽命實驗驗證了所提方法的有效性和必要性。 （3）針對靜電監(jiān)測常規(guī)時域頻域指標對滾動軸承性能退化的反映能力不足，以及相關(guān)研究的匱乏，借鑒振動監(jiān)測特征參數(shù)的研究方法，進一步探索新的適用于靜電監(jiān)測的指標。靜電信號中隨機成分隨著滾動軸承性能退化而不斷變化，引入復(fù)雜度度量方法描述這一變化過程，分析多種復(fù)雜度度量指標對滾動軸承性能退化的反映能力，發(fā)現(xiàn)復(fù)雜度指標對于軸承性能早期退化更加敏感，能夠有效補充現(xiàn)有常規(guī)靜電特征參數(shù)的不足。 （4）為解決單特征參數(shù)對軸承性能退化反應(yīng)不靈敏或不一致的問題，提出基于譜回歸-高斯混合模型（spectrum regression-gaussian mixture models，SR-GMM）的多參數(shù)融合性能評估模型。利用譜回歸后正常狀態(tài)數(shù)據(jù)建立GMM的基準模型，以基于貝葉斯推斷的距離（bayesianinference distance，BID）表征測試數(shù)據(jù)與GMM模型的全局距離，作為反映軸承性能退化程度的定量指標。與其它兩種基于GMM的監(jiān)控指標以及基于支持向量描述的性能評估方法相比，所提方法能夠更早地發(fā)現(xiàn)退化的發(fā)生。在均采用本文所提融合評估方法前提下，靜電監(jiān)測評估結(jié)果相比振動監(jiān)測更早發(fā)現(xiàn)異常，靜電監(jiān)測能夠為振動等常規(guī)監(jiān)測手段提供有益補充。 （5）結(jié)合滾動軸承運行的兩階段性特點，提出了多特征參數(shù)融合的隨機濾波剩余壽命預(yù)測框架，在正常運行狀態(tài)時以監(jiān)測為主，當軸承進入缺陷運行階段時進行壽命預(yù)測。以多特征參數(shù)融合結(jié)果BID為輸入，以隨機濾波模型建立BID與剩余壽命的關(guān)系，該方法解決了兩個主要問題，一是失效閾值難以給定或沒有標準可以遵循的問題，二是隨機濾波模型需要輸入數(shù)據(jù)為單維，高維數(shù)據(jù)輸入時需計算其聯(lián)合概率分布，增加計算成本影響在線壽命預(yù)測速度的問題。將所提方法與基于支持向量機的狀態(tài)壽命評估方法，基于時間序列的壽命預(yù)測方法以隱半馬爾科夫壽命預(yù)測方法進行了比較，驗證本文所提方法的優(yōu)越性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.33;TH165.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 公茂盛,謝禮立;HHT方法在地震工程中的應(yīng)用之初步探討[J];世界地震工程;2003年03期

2 孫博;康銳;謝勁松;;故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年10期

3 孫仁;沈海東;魯傳敬;王憶勤;李福鳳;;HHT方法在脈搏波信號分析中的應(yīng)用[J];醫(yī)用生物力學(xué);2006年02期

4 許傳龍;湯光華;楊道業(yè);周賓;潘琦;邵理堂;王式民;;靜電傳感器靈敏場有限元仿真研究[J];儀器儀表學(xué)報;2007年07期

5 郝如江;盧文秀;褚福磊;;聲發(fā)射檢測技術(shù)用于滾動軸承故障診斷的研究綜述[J];振動與沖擊;2008年03期

6 潘玉娜;陳進;;小波包-支持向量數(shù)據(jù)描述在軸承性能退化評估中的應(yīng)用研究[J];振動與沖擊;2009年04期

7 趙元喜;胥永剛;高立新;崔玲麗;;基于諧波小波包和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾動軸承聲發(fā)射故障模式識別技術(shù)[J];振動與沖擊;2010年10期

8 胡勁松,楊世錫,吳昭同,嚴拱標;基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的旋轉(zhuǎn)機械振動信號濾波技術(shù)研究[J];振動、測試與診斷;2003年02期

9 何田;劉獻棟;李其漢;;噪聲背景下檢測突變信息的奇異值分解技術(shù)[J];振動工程學(xué)報;2006年03期

10 蔡景;任淑紅;陸曉華;;基于帶漂移布朗運動的滾輪滑軌可靠性預(yù)測方法研究[J];中國機械工程;2012年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 曾慶虎;機械傳動系統(tǒng)關(guān)鍵零部件故障預(yù)測技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 潘玉娜;滾動軸承的性能退化特征提取及評估方法研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 王英;設(shè)備狀態(tài)維修系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與決策模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 苗學(xué)問;航空發(fā)動機主軸承使用壽命預(yù)測技術(shù)研究[D];北京航空航天大學(xué);2008年

5 解翔;基于統(tǒng)計理論的多模態(tài)工業(yè)過程建模與監(jiān)控方法研究[D];華東理工大學(xué);2013年

本文編號：1583440