基于應(yīng)力波和小波分析的低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷研究
發(fā)布時(shí)間:2022-12-11 07:01
用振動(dòng)分析的方法對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),具有很廣的應(yīng)用范圍而且技術(shù)也逐漸成熟,能夠很有效地檢測(cè)設(shè)備的機(jī)械完整性,但是對(duì)于低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說故障檢測(cè)難度卻不斷加大,傳統(tǒng)的振動(dòng)測(cè)量方法將失效,因?yàn)檎駝?dòng)方法檢測(cè)不到機(jī)械設(shè)備的工作頻率,而且當(dāng)?shù)退傩D(zhuǎn)機(jī)械有組件失效對(duì)振動(dòng)信號(hào)影響不大。 針對(duì)低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷難題,本文以高頻應(yīng)力波信號(hào)作為特征參量,采集低速旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障信號(hào),解決振動(dòng)和聲發(fā)射信號(hào)在低速情況下的局限性問題。用小波分析進(jìn)行故障應(yīng)力波信號(hào)特征提取,提取應(yīng)力波脈沖信號(hào)的微細(xì)特征解決自回歸系數(shù)和傅立葉變換方法無法同時(shí)兼顧信號(hào)在時(shí)域和頻域中的全貌和局部化特征和無法消除背景噪聲的問題。 本文以SKF 23068CA-W330滾動(dòng)軸承為對(duì)象,建立了完好與故障低速滾動(dòng)軸承的三維整體接觸計(jì)算模型,運(yùn)用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了比較全面、精確的分析,計(jì)算并比較了各種故障發(fā)生前后各元件的應(yīng)力、應(yīng)變及其接觸應(yīng)力分布情況。分析結(jié)果表明,通過觀測(cè)應(yīng)力變化規(guī)律可以判斷低速滾動(dòng)軸承是否存在故障以及故障發(fā)生的位置,從而為進(jìn)一步研究基于應(yīng)力波的低速滾動(dòng)軸承故障診斷方...
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的背景、目的和意義
1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容和方法
2 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)
2.1 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的由來與發(fā)展現(xiàn)狀
2.2 滾動(dòng)軸承典型故障
2.2.1 滾動(dòng)軸承失效的基本形式
2.2.2 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)類型及其故障特征
3 應(yīng)力波在檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用
3.1 應(yīng)力波技術(shù)研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
3.2 聲發(fā)射技術(shù)簡(jiǎn)介
3.3 應(yīng)力波檢測(cè)的基本原理
3.3.1 應(yīng)力波的形成機(jī)理
3.3.2 波的模式分析
3.3.3 波的模式選擇
3.3.4 波在錨固體系中的衰減機(jī)制
3.4 應(yīng)力波技術(shù)的特點(diǎn)
3.5 應(yīng)力波基本理論
3.5.1 桿中縱波的控制方程
3.5.2 應(yīng)力波的反射與透射
4 小波分析的基本理論
4.1 小波變換概述
4.2 從傅立葉分析到小波分析
4.2.1 傅立葉分析(Fourier Analysis)的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)
4.2.2 傅立葉變換的優(yōu)點(diǎn)與局限
4.3 小波分析理論
4.3.1 連續(xù)小波變換
一維連續(xù)小波變換
4.3.2 離散小波變換
(1) 離散小波變換
(2) 二進(jìn)制小波變換
4.4 小波奇異性理論在故障診斷中的應(yīng)用
4.4.1 信號(hào)奇異性的有關(guān)定義及其性質(zhì)
4.4.2 用小波變換識(shí)別奇異點(diǎn)特征
4.4.3 檢測(cè)奇異性的小波基的選擇
5 低速滾動(dòng)軸承的有限元分析
5.1 有限元分析方法的基本理論
5.1.1 有限元法的基本思想
5.1.2 接觸問題的有限元分析方法
5.2 低速滾動(dòng)軸承的有限元建模
5.2.1 實(shí)體模型的建立
5.2.2 計(jì)算單元的選擇和結(jié)構(gòu)的離散化
5.2.3 邊界條件的簡(jiǎn)化和載荷的處理
5.3 低速滾動(dòng)軸承故障模擬與診斷
5.3.1 完好軸承的模擬結(jié)果
5.3.2 低速軸承故障診斷
6 低速機(jī)械故障應(yīng)力波診斷
6.1 實(shí)例故障現(xiàn)象
6.2 測(cè)量?jī)x器及故障信號(hào)采集
6.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
6.3.1 應(yīng)力波信號(hào)的傅立葉分析
6.3.2 應(yīng)力波信號(hào)的小波分析
7 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Haar小波及其機(jī)械故障診斷應(yīng)用[J]. 李力,陳保家,張園. 三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(02)
[2]小波分析與傅里葉分析的比較及其在故障診斷中的應(yīng)用[J]. 楊梅,張振文,孫宏強(qiáng),張永弟. 中國(guó)測(cè)試技術(shù). 2005(02)
[3]小波基函數(shù)在故障診斷中的最佳選擇[J]. 陳澤鑫. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2005(02)
[4]大型回轉(zhuǎn)支承振動(dòng)診斷技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 龔群協(xié),劉稚鈞,李華彪. 噪聲與振動(dòng)控制. 2003(04)
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程機(jī)械磨損故障診斷研究[J]. 陳長(zhǎng)征,栗青,李延斌. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2002(05)
[6]基于小波分析的聲發(fā)射信號(hào)處理[J]. 田增國(guó),陳翠梅. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2002(08)
[7]小波分析在故障診斷中的應(yīng)用[J]. 梁青. 廣西科學(xué)院學(xué)報(bào). 2002(01)
[8]鋼梁損傷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷分析[J]. 羅躍綱,陳長(zhǎng)征,王占國(guó). 工業(yè)建筑. 2002(01)
[9]連續(xù)小波變換在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J]. 何曉霞,沈玉娣,張西寧. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2001(04)
[10]基于小波分析的機(jī)械故障特征提取研究[J]. 陳長(zhǎng)征,羅躍綱,張省,虞和濟(jì). 機(jī)械強(qiáng)度. 2001(02)
碩士論文
[1]基于應(yīng)力波與小波分析的低速滾動(dòng)軸承故障診斷研究[D]. 卜楠楠.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005
[2]沖擊載荷下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)屈曲的數(shù)值研究[D]. 唐柱才.大連理工大學(xué) 2004
[3]基于小波分析的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究[D]. 任宜春.湖南大學(xué) 2004
[4]三維彈性接觸問題的數(shù)值模擬技術(shù)及其應(yīng)用研究[D]. 李愛民.西北工業(yè)大學(xué) 2004
[5]輸油管道中微弱應(yīng)力波信號(hào)檢測(cè)的研究[D]. 周洪梅.南京航空航天大學(xué) 2004
[6]基于小波變換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷[D]. 周春健.南京航空航天大學(xué) 2004
[7]基于ANSYS的混合陶瓷球軸承接觸分析與試驗(yàn)研究[D]. 張文軒.天津大學(xué) 2004
[8]小波分析在變速箱齒輪故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 朱忠奎.合肥工業(yè)大學(xué) 2002
本文編號(hào):3718345
【文章頁數(shù)】:75 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題的背景、目的和意義
1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容和方法
2 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)
2.1 滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的由來與發(fā)展現(xiàn)狀
2.2 滾動(dòng)軸承典型故障
2.2.1 滾動(dòng)軸承失效的基本形式
2.2.2 滾動(dòng)軸承的振動(dòng)類型及其故障特征
3 應(yīng)力波在檢測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用
3.1 應(yīng)力波技術(shù)研究進(jìn)展與現(xiàn)狀
3.2 聲發(fā)射技術(shù)簡(jiǎn)介
3.3 應(yīng)力波檢測(cè)的基本原理
3.3.1 應(yīng)力波的形成機(jī)理
3.3.2 波的模式分析
3.3.3 波的模式選擇
3.3.4 波在錨固體系中的衰減機(jī)制
3.4 應(yīng)力波技術(shù)的特點(diǎn)
3.5 應(yīng)力波基本理論
3.5.1 桿中縱波的控制方程
3.5.2 應(yīng)力波的反射與透射
4 小波分析的基本理論
4.1 小波變換概述
4.2 從傅立葉分析到小波分析
4.2.1 傅立葉分析(Fourier Analysis)的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)
4.2.2 傅立葉變換的優(yōu)點(diǎn)與局限
4.3 小波分析理論
4.3.1 連續(xù)小波變換
一維連續(xù)小波變換
4.3.2 離散小波變換
(1) 離散小波變換
(2) 二進(jìn)制小波變換
4.4 小波奇異性理論在故障診斷中的應(yīng)用
4.4.1 信號(hào)奇異性的有關(guān)定義及其性質(zhì)
4.4.2 用小波變換識(shí)別奇異點(diǎn)特征
4.4.3 檢測(cè)奇異性的小波基的選擇
5 低速滾動(dòng)軸承的有限元分析
5.1 有限元分析方法的基本理論
5.1.1 有限元法的基本思想
5.1.2 接觸問題的有限元分析方法
5.2 低速滾動(dòng)軸承的有限元建模
5.2.1 實(shí)體模型的建立
5.2.2 計(jì)算單元的選擇和結(jié)構(gòu)的離散化
5.2.3 邊界條件的簡(jiǎn)化和載荷的處理
5.3 低速滾動(dòng)軸承故障模擬與診斷
5.3.1 完好軸承的模擬結(jié)果
5.3.2 低速軸承故障診斷
6 低速機(jī)械故障應(yīng)力波診斷
6.1 實(shí)例故障現(xiàn)象
6.2 測(cè)量?jī)x器及故障信號(hào)采集
6.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
6.3.1 應(yīng)力波信號(hào)的傅立葉分析
6.3.2 應(yīng)力波信號(hào)的小波分析
7 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Haar小波及其機(jī)械故障診斷應(yīng)用[J]. 李力,陳保家,張園. 三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2005(02)
[2]小波分析與傅里葉分析的比較及其在故障診斷中的應(yīng)用[J]. 楊梅,張振文,孫宏強(qiáng),張永弟. 中國(guó)測(cè)試技術(shù). 2005(02)
[3]小波基函數(shù)在故障診斷中的最佳選擇[J]. 陳澤鑫. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2005(02)
[4]大型回轉(zhuǎn)支承振動(dòng)診斷技術(shù)應(yīng)用研究[J]. 龔群協(xié),劉稚鈞,李華彪. 噪聲與振動(dòng)控制. 2003(04)
[5]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程機(jī)械磨損故障診斷研究[J]. 陳長(zhǎng)征,栗青,李延斌. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2002(05)
[6]基于小波分析的聲發(fā)射信號(hào)處理[J]. 田增國(guó),陳翠梅. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2002(08)
[7]小波分析在故障診斷中的應(yīng)用[J]. 梁青. 廣西科學(xué)院學(xué)報(bào). 2002(01)
[8]鋼梁損傷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷分析[J]. 羅躍綱,陳長(zhǎng)征,王占國(guó). 工業(yè)建筑. 2002(01)
[9]連續(xù)小波變換在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用[J]. 何曉霞,沈玉娣,張西寧. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2001(04)
[10]基于小波分析的機(jī)械故障特征提取研究[J]. 陳長(zhǎng)征,羅躍綱,張省,虞和濟(jì). 機(jī)械強(qiáng)度. 2001(02)
碩士論文
[1]基于應(yīng)力波與小波分析的低速滾動(dòng)軸承故障診斷研究[D]. 卜楠楠.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005
[2]沖擊載荷下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)屈曲的數(shù)值研究[D]. 唐柱才.大連理工大學(xué) 2004
[3]基于小波分析的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究[D]. 任宜春.湖南大學(xué) 2004
[4]三維彈性接觸問題的數(shù)值模擬技術(shù)及其應(yīng)用研究[D]. 李愛民.西北工業(yè)大學(xué) 2004
[5]輸油管道中微弱應(yīng)力波信號(hào)檢測(cè)的研究[D]. 周洪梅.南京航空航天大學(xué) 2004
[6]基于小波變換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷[D]. 周春健.南京航空航天大學(xué) 2004
[7]基于ANSYS的混合陶瓷球軸承接觸分析與試驗(yàn)研究[D]. 張文軒.天津大學(xué) 2004
[8]小波分析在變速箱齒輪故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 朱忠奎.合肥工業(yè)大學(xué) 2002
本文編號(hào):3718345
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