本文關(guān)鍵詞：基于信號的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法及其在滾動軸承故障診斷中的研究應(yīng)用

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【摘要】：在基于振動信號的滾動軸承故障診斷方法中,數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)因其具有非常好的故障特征提取能力而受到了越來越多的重視,它通過采用合適的結(jié)構(gòu)元素和相應(yīng)的形態(tài)運(yùn)算可實(shí)現(xiàn)對滾動軸承故障特征的有效提取。因此本文以數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ),通過探究結(jié)構(gòu)元素對滾動軸承故障特征提取效果的影響后,構(gòu)造了一類基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素,并根據(jù)不同類型的滾動軸承振動信號來對該類結(jié)構(gòu)元素的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。相應(yīng)的研究內(nèi)容如下： 1)分析了結(jié)構(gòu)元素對滾動軸承故障特征提取效果的影響。由于結(jié)構(gòu)元素對故障特征的提取具有決定性的影響,因此本文探討了不同形狀、不同高度及不同長度的結(jié)構(gòu)元素對滾動軸承故障特征提取效果的影響。分析結(jié)果表明只有當(dāng)結(jié)構(gòu)元素的幾何特征與故障信號的幾何特征相似時(shí),相應(yīng)的故障信息才能被有效的提取出來。 2)構(gòu)建了一類基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素。由于不同類型的滾動軸承故障信號具有不同的特征,因此在對故障信號進(jìn)行特征提取時(shí),所用結(jié)構(gòu)元素也應(yīng)與故障信號相互對應(yīng)。為此本文提出了一類基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素,該類結(jié)構(gòu)元素可由振動信號幅值大小的統(tǒng)計(jì)分布計(jì)算得到,因此在幾何特征方面它們與相應(yīng)信號的相似度高且相互對應(yīng)。 3)驗(yàn)證了基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素在滾動軸承故障特征提取方面的有效性。一系列實(shí)際滾動軸承的故障診斷結(jié)果表明,基于該結(jié)構(gòu)元素的故障診斷方法可以準(zhǔn)確的診斷出滾動軸承的各類故障；對于傳統(tǒng)包絡(luò)分析方法難以診斷的滾動體故障,本方法也能給出正確的診斷結(jié)果；另外本方法在一定程度上可以識別出滾動軸承的故障損傷程度及外圈故障的位置；在強(qiáng)背景噪聲的情況下,本方法依然具有較高的故障辨識能力。因此證明了基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素可以準(zhǔn)確、有效而充分的提取出不同類型的滾動軸承故障特征信息。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué) 基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素 相關(guān)分析 特征提取 故障診斷 滾動軸承 信號處理
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH133.33;TH165.3
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 化工旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷的背景和意義16-17
• 1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 滾動軸承的故障診斷18-21
• 1.3.1 滾動軸承故障診斷的重要性18
• 1.3.2 滾動軸承的故障診斷技術(shù)18-21
• 1.4 基于振動信號的滾動軸承故障特征提取21-24
• 1.4.1 基于時(shí)域的故障特征提取21-22
• 1.4.2 基于頻域的故障特征提取22-23
• 1.4.3 基于時(shí)頻分析的故障特征提取23-24
• 1.5 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及其在滾動軸承故障特征提取中的應(yīng)用24-26
• 1.5.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及其在滾動軸承故障特征提取中的應(yīng)用24-25
• 1.5.2 結(jié)構(gòu)元素對故障特征提取的影響25-26
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)26-28
• 1.6.1 本文的主要研究內(nèi)容26
• 1.6.2 本文的主要結(jié)構(gòu)26-28
• 第二章 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)、故障及其數(shù)據(jù)來源28-40
• 2.1 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)28
• 2.2 滾動軸承故障的主要形式、原因及可能導(dǎo)致的后果28-30
• 2.3 滾動軸承的振動機(jī)理30-31
• 2.4 滾動軸承的固有頻率及故障特征頻率31-34
• 2.4.1 滾動軸承的固有頻率31-32
• 2.4.2 滾動軸承的故障特征頻率32-34
• 2.5 滾動軸承的振動信號采集試驗(yàn)34-37
• 2.5.1 試驗(yàn)裝置及振動信號采集34-35
• 2.5.2 滾動軸承參數(shù)介紹35-36
• 2.5.3 滾動軸承的故障類型36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-40
• 第三章 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)及基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素40-52
• 3.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本運(yùn)算及Flat結(jié)構(gòu)元素40-44
• 3.1.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基本運(yùn)算40-42
• 3.1.2 Flat結(jié)構(gòu)元素42-44
• 3.2 基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素44-48
• 3.2.1 基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素的創(chuàng)建44-46
• 3.2.2 基于信號的三角形結(jié)構(gòu)元素的特征提取效果分析46-48
• 3.3 基于形態(tài)頻譜相關(guān)分析的滾動軸承故障診斷方法48-50
• 3.3.1 相關(guān)分析48
• 3.3.2 基于形態(tài)頻譜相關(guān)分析的故障診斷方法48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 基于信號的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在滾動軸承故障診斷中的應(yīng)用實(shí)例52-72
• 4.1 滾動軸承振動數(shù)據(jù)說明52-53
• 4.2 基于包絡(luò)分析的滾動軸承故障診斷53-56
• 4.3 基于形態(tài)頻譜相關(guān)分析的滾動軸承故障診斷結(jié)果56-71
• 4.3.1 正常滾動軸承的診斷結(jié)果56-57
• 4.3.2 損傷直徑為0.178mm的滾動軸承故障診斷結(jié)果57-61
• 4.3.2.1 內(nèi)圈故障診斷結(jié)果57-58
• 4.3.2.2 滾動體故障診斷結(jié)果58-59
• 4.3.2.3 外圈故障診斷結(jié)果59-61
• 4.3.3 損傷直徑為0.533mm的滾動軸承故障診斷結(jié)果61-65
• 4.3.3.1 內(nèi)圈故障診斷結(jié)果61-62
• 4.3.3.2 滾動體故障診斷結(jié)果62-63
• 4.3.3.3 外圈故障診斷結(jié)果63-65
• 4.3.4 滾動軸承故障損傷程度的診斷結(jié)果65-68
• 4.3.5 高背景噪聲情況下的滾動軸承故障診斷68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 作者和導(dǎo)師簡介82-83
• 附件83-84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 楊國安,許飛云,吳貞煥,高金吉;基于小波包和解調(diào)分析的多類故障綜合診斷方法研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期

2 胡愛軍;唐貴基;安連鎖;;基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動信號降噪方法[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2006年04期

3 賈軍峰;楊國安;李新華;吳振生;;基于小波包和包絡(luò)分析的滾動軸承故障自動診斷方法[J];石油礦場機(jī)械;2006年05期

4 楊國安,高金吉;多分量振動信號時(shí)頻分析與應(yīng)用研究[J];振動工程學(xué)報(bào);2003年02期

5 陳昌斌;;機(jī)械設(shè)備故障檢測診斷技術(shù)概述[J];中國水運(yùn)(下半月);2009年02期

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本文編號：676975