本文關(guān)鍵詞：EMD時頻分析方法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械是工業(yè)領(lǐng)域中的關(guān)鍵設(shè)備，在電力、石油、冶金、航空等部門中應(yīng)用最為廣泛。在實(shí)際工作中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械往往出現(xiàn)多種故障同時存在的情況，這種情況較單一故障振動機(jī)理更為復(fù)雜，診斷更為困難。為了旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)中安全可靠運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷越來越受到人們的重視。本文以旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)為研究對象，考慮機(jī)械耦合故障的復(fù)雜性，重點(diǎn)研究基于EMD的旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷方法，并通過建立故障模型的方法研究故障特性，針對EMD端點(diǎn)效應(yīng)問題提出一種新的抑制方法，并成功應(yīng)用到耦合故障診斷中。 基于相似極值延拓方法和余弦窗函數(shù)，提出一種新的EMD端點(diǎn)效應(yīng)抑制方法。該方法在保留了延拓方法和窗函數(shù)方法優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了延拓方法有誤差和窗函數(shù)方法改變原信號的不足，使EMD對信號的分解更加精確。 針對旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷問題，建立了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)故障耦合模型。該模型不僅含有裂紋和碰摩故障，還考慮了非線性油膜力的影響。運(yùn)用變步長四階龍格-庫塔法對系統(tǒng)微分方程進(jìn)行數(shù)值求解，然后經(jīng)改進(jìn)的EMD處理方法得到含有故障信息的IMF，再對IMF進(jìn)行希爾伯特變換得到其邊界譜和希爾伯特譜。通過與單一故障特性作對比診斷出在該系統(tǒng)中裂紋和碰摩故障同時存在。 由于三種故障同時存在的系統(tǒng)振動機(jī)理復(fù)雜，信號的非線性更強(qiáng)，只通過EMD和信號倍頻分析很難對系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷。針對這一問題，提出一種基于EMD和分形盒維數(shù)的耦合故障診斷方法。該方法先利用EMD將故障信號分解，然后對有效IMF進(jìn)行盒維數(shù)計(jì)算，得到耦合故障信號的故障特征向量，判斷故障狀態(tài)，達(dá)到故障診斷的目的。 應(yīng)用Matlab軟件開發(fā)設(shè)計(jì)一個基于EMD的旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能首先是對信號進(jìn)行選取，然后對信號進(jìn)行EMD處理，最后通過時域、頻域、分形盒維數(shù)等方法對信號進(jìn)行分析，得到故障特征，實(shí)現(xiàn)故障診斷。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械 故障診斷 耦合故障 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解 端點(diǎn)效應(yīng) 分形盒維數(shù)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH165.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的目的及意義10-11
• 1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見故障和特征11-13
• 1.2.1 裂紋故障機(jī)理和特征11-12
• 1.2.2 碰摩故障機(jī)理和特征12
• 1.2.3 松動故障機(jī)理和特征12-13
• 1.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 故障診斷方法的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解及其端點(diǎn)效應(yīng)問題19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 EMD 的基本概念19-21
• 2.2.1 特征尺度參數(shù)19-20
• 2.2.2 瞬時頻率20-21
• 2.2.3 內(nèi)稟模態(tài)函數(shù)21
• 2.3 EMD 的基本原理21-24
• 2.3.1 EMD 的運(yùn)算方法21-23
• 2.3.2 EMD 端點(diǎn)效應(yīng)問題23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 改進(jìn) EMD 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷中的應(yīng)用25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 基于延拓和窗函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解25-28
• 3.3 改進(jìn) EMD 的有效性分析28-33
• 3.3.1 改進(jìn) EMD 方法的仿真實(shí)驗(yàn)28-31
• 3.3.2 改進(jìn) EMD 方法的實(shí)際應(yīng)用31-33
• 3.4 改進(jìn) EMD 在耦合故障診斷中的應(yīng)用33-40
• 3.4.1 耦合故障模型和運(yùn)動微分方程33-36
• 3.4.2 數(shù)值仿真和故障診斷36-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于 EMD 和分形盒維數(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷方法研究41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 分形理論及其故障診斷應(yīng)用41-44
• 4.2.1 分形理論42
• 4.2.2 分形盒維數(shù)及其計(jì)算方法42-44
• 4.3 基于 EMD 和分形盒維數(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械耦合故障診斷方法44-49
• 4.3.1 三種故障耦合的系統(tǒng)動力學(xué)模型和運(yùn)動微分方程44-45
• 4.3.2 數(shù)值仿真和故障診斷45-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 基于 EMD 的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 開發(fā)工具簡介50-51
• 5.2.1 Matlab50
• 5.2.2 Matlab 功能和特點(diǎn)50-51
• 5.3 軟件系統(tǒng)的基本功能介紹51-56
• 5.3.1 軟件系統(tǒng)的功能模塊51-52
• 5.3.2 系統(tǒng)功能的具體介紹52-55
• 5.3.3 系統(tǒng)對耦合故障診斷的實(shí)現(xiàn)55-56
• 5.4 本章小結(jié)56-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果64-65
• 致謝65-66
• 作者簡介66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：385488