【摘要】： 本文旨在比較各種時(shí)頻分析方法在齒輪和滾動(dòng)軸承故障特征提取中的效果,找出適宜的特征提取方法。為此,建立了齒輪箱故障實(shí)驗(yàn)裝置,模擬了不同的齒輪故障和滾動(dòng)軸承故障,介紹了齒輪和滾動(dòng)軸承特征頻率的分布特點(diǎn)和計(jì)算方法。 文中首先通過(guò)時(shí)域和頻域指標(biāo)對(duì)正常與故障信號(hào)進(jìn)行比較。再通過(guò)包絡(luò)解調(diào)分析和倒頻譜分析對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行特征提取,通過(guò)分析得出包絡(luò)譜利用希爾波特變換能將與故障有關(guān)的信號(hào)從高頻調(diào)制信號(hào)中提取出來(lái),從而避免了與其它低頻信號(hào)干擾的混淆,對(duì)調(diào)制信號(hào)的解調(diào)具有較好的效果。倒頻譜通過(guò)傅立葉變換能使原來(lái)譜圖上成族的邊頻譜線簡(jiǎn)化為倒頻譜上的單根譜線,從而使頻譜中的復(fù)雜周期成分變得清晰易辨。對(duì)于分析具有多成分邊頻的復(fù)雜信號(hào),能夠找出功率譜上不易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,具有較好的效果。 在實(shí)際工程應(yīng)用中,大量的信號(hào)都是非平穩(wěn)和非線性的隨機(jī)信號(hào)。本論文所研究的齒輪箱在故障狀態(tài)下所產(chǎn)生的信號(hào)是非平穩(wěn)的隨機(jī)信號(hào),針對(duì)齒輪箱在工作過(guò)程中易出現(xiàn)的斷齒故障,在轉(zhuǎn)速、負(fù)載、測(cè)點(diǎn)位置變化的情況下,利用短時(shí)傅立葉變換、Choi—Williams分布分別對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行了特征提取。比較了各種因素影響下的效果,得到上述方法對(duì)于提取齒輪故障的特征信息雖然直觀,但是效果并不理想。 本文又選用斷齒、齒面磨損、滾動(dòng)軸承外圈和內(nèi)圈劃痕故障信號(hào),分別利用小波變換和EMD方法分解進(jìn)行分解,再通過(guò)包絡(luò)譜和邊際譜進(jìn)行特征提取,將兩者的效果進(jìn)行比較。得出對(duì)于齒輪故障,利用小波分解以后作包絡(luò)譜進(jìn)行特征提取得到了較好的效果,利用EMD分解以后作邊際譜效果沒(méi)有前者的好。但是對(duì)于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈和外圈劃痕故障,利用上述的兩種方法進(jìn)行特征提取,效果都不理想。 針對(duì)Wigner分布對(duì)多分量信號(hào)存在交叉項(xiàng)的問(wèn)題,利用基于EMD的Wigner分布方法對(duì)數(shù)字仿真振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證,得到此方法對(duì)交叉項(xiàng)的抑制效果很好。同時(shí)利用基于局部Hilbert邊際譜的方法對(duì)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈和外圈劃痕故障信號(hào)進(jìn)行特征提取,達(dá)到比較好的效果。
【圖文】：

減速器的上蓋靠近軸承座處，用來(lái)采集齒輪箱的振動(dòng)加速度信號(hào);把渦流傳感器置于齒輪箱輸入軸軸端凸臺(tái)側(cè)面，用來(lái)采集主動(dòng)齒輪1的轉(zhuǎn)速，，其測(cè)試系統(tǒng)及傳感器測(cè)點(diǎn)具體布置情況如圖2一l所示:

速等因素的變化比較敏感。用無(wú)量綱參數(shù)來(lái)判斷故障基本上不受轉(zhuǎn)速和載荷等因素響，無(wú)需考慮相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值或與以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。另外，它們不受信號(hào)絕對(duì)水平響，所以即使測(cè)點(diǎn)同以往的地方略有變動(dòng)，也不致對(duì)診斷結(jié)果產(chǎn)生太大的影響。經(jīng)到的無(wú)量綱特征參數(shù)有峰值因子(CrestFactor)、峭度(K盯tosis)、裕度系數(shù)(L沖因子(J)等[’31。利用時(shí)域參數(shù)可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備簡(jiǎn)易診斷，即判斷是否存在故故常用于對(duì)齒輪或滾動(dòng)軸承的在線監(jiān)測(cè)。3.2頻域分析分析故障類(lèi)型、故障位置以及故障嚴(yán)重程度時(shí)，需要對(duì)齒輪的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻析，根據(jù)頻譜圖中的頻率成分以及各有關(guān)頻率成分的幅值大小進(jìn)行進(jìn)一步診斷。例齒輪的振動(dòng)信號(hào)分析中，常用到的頻域參數(shù)有重心頻率FC、均方頻率MSF、均方根RMSF、頻率方差VF、頻率標(biāo)準(zhǔn)差RvF等f(wàn)’41。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

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本文編號(hào)：2676731