当前位置:主页 > 科技论文 > 机电工程论文 >

滚动轴承故障诊断中信号校正和特征提取方法研究

发布时间:2018-04-26 22:27

  本文选题:状态监测与故障诊断 + 滚动轴承 ; 参考:《中国科学技术大学》2017年硕士论文


【摘要】:机械设备的状态监测与故障诊断在保证产品质量、提高生产效率和避免安全事故等方面具有重大意义。滚动轴承作为各类旋转机械的重要部件,其健康状况直接影响了整个设备的性能,因此滚动轴承的故障诊断是机械设备故障诊断领域的重要课题。本文对非平稳信号的畸变校正以及强背景噪声下信号的特征提取方法进行了研究。首先,本文介绍了滚动轴承的基本结构、失效形式以及故障特征频率,分析了滚动轴承故障的发展历程、轴承振动的机理以及振动信号与轴承状态的关系。随后,进行了轴承振动信号采集实验和列车轴承动态声学信号采集实验。其中针对列车轴承动态声学信号采集实验,课题组设计了轴承静态声学实验和轴承动态声学实验来模拟列车的真实运动场景。其次,本文对列车道旁声学信号的多普勒畸变问题进行了研究。在麦克风阵列模型的基础上提出结合传播因子算法和时域插值重采样的多普勒畸变校正算法。首先利用传播因子算法对列车轴承的位置进行实时估计,随后根据轴承位置构造重采样时间序列,最后利用时域插值重采样方法对畸变信号进行矫正。利用模拟信号和实验信号对算法进行验证,可以看出该算法能有效地校正信号的多普勒畸变。最后,针对轴承振动信号在强背景噪声下的故障特征提取问题,本文提出了一种时变奇异值分解方法来提取轴承故障的频谱特征。该方法不需要像传统方法那样在分解后重构信号,而是直接从构造的时变奇异值序列中提取信号的故障特征频率。实验结果表明,该方法不仅在轴承的故障特征频率提取中效果显著,而且在轴承复合故障的分离中也有一定效果。
[Abstract]:The condition monitoring and fault diagnosis of mechanical equipment is of great significance in ensuring product quality, improving production efficiency and avoiding safety accidents. As an important part of all kinds of rotating machinery, the health condition of rolling bearing directly affects the performance of the whole equipment. Therefore, the fault diagnosis of rolling bearing is an important subject in the field of mechanical equipment fault diagnosis. In this paper, the distortion correction of nonstationary signal and the feature extraction method of the signal under strong background noise are studied. Firstly, this paper introduces the basic structure, failure form and fault characteristic frequency of rolling bearing, analyzes the development history of rolling bearing fault, the mechanism of bearing vibration and the relationship between vibration signal and bearing state. Then, the bearing vibration signal acquisition experiment and the train bearing dynamic acoustic signal acquisition experiment are carried out. For the dynamic acoustic signal acquisition experiment of train bearing, the static acoustic experiment and the dynamic acoustic experiment are designed to simulate the real moving scene of the train. Secondly, the Doppler distortion of the acoustic signal beside the train track is studied in this paper. Based on the microphone array model, a Doppler distortion correction algorithm combined with propagation factor algorithm and time domain interpolation resampling is proposed. Firstly, the transmission factor algorithm is used to estimate the position of the train bearing in real time, then the resampling time series is constructed according to the position of the bearing. Finally, the distortion signal is corrected by using the time domain interpolation resampling method. The algorithm is verified by analog signal and experimental signal. It can be seen that the algorithm can effectively correct the Doppler distortion of the signal. Finally, a time-varying singular value decomposition method is proposed to extract the fault spectrum feature of bearing vibration signal under strong background noise. This method does not need to reconstruct the signal after decomposing as the traditional method, but directly extracts the fault characteristic frequency of the signal from the constructed time-varying singular value sequence. The experimental results show that this method is effective not only in the extraction of bearing fault feature frequency, but also in the separation of bearing composite fault.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH133.33

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 单青龙;;我国现代机械制造发展趋势与发展方向分析[J];中国新技术新产品;2017年09期

2 韩涛;袁建虎;唐建;安立周;;基于MWT和CNN的滚动轴承智能复合故障诊断方法[J];机械传动;2016年12期

3 赵赫展;;机械故障检测技术发展及其趋向[J];科技展望;2016年03期

4 刘剑锋;王虹淞;李云;;卫星移动通信多普勒频移补偿研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2014年03期

5 张翱;胡飞;沈长青;刘方;何清波;孔凡让;;基于能量重心法的列车轴承多普勒畸变故障声信号校正诊断研究[J];振动与冲击;2014年05期

6 王建国;吴林峰;秦绪华;;基于自相关分析和LMD的滚动轴承振动信号故障特征提取[J];中国机械工程;2014年02期

7 唐贵基;王晓龙;;基于EEMD降噪和1.5维能量谱的滚动轴承故障诊断研究[J];振动与冲击;2014年01期

8 刘方;沈长青;何清波;胡飞;张翱;孔凡让;;基于时域多普勒校正和EEMD的列车轴承道旁声音监测故障诊断方法研究[J];振动与冲击;2013年24期

9 程军圣;马兴伟;杨宇;;基于VPMCD和EMD的齿轮故障诊断方法[J];振动与冲击;2013年20期

10 何正嘉;曹宏瑞;訾艳阳;李兵;;机械设备运行可靠性评估的发展与思考[J];机械工程学报;2014年02期

相关重要报纸文章 前2条

1 齐慧;;铁路运输实现“开门红”[N];经济日报;2017年

2 张依;;中国高速铁路运营里程超过2万公里[N];人民铁道;2016年

相关博士学位论文 前8条

1 武哲;旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究[D];北京交通大学;2016年

2 张海滨;列车轴承轨边声学故障信号的声源分离及其去噪研究[D];中国科学技术大学;2016年

3 刘方;非平稳运行时列车轮对轴承道旁声学故障诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2014年

4 张翱;列车轴承故障道旁声学诊断关键技术研究[D];中国科学技术大学;2014年

5 胡飞;列车轴承故障轨边声学检测系统关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年

6 吴强;基于道旁声学信号的列车滚动轴承故障诊断技术研究[D];中国科学技术大学;2013年

7 杨柳松;基于小波分析与神经网络滚动轴承故障诊断方法的研究[D];东北林业大学;2013年

8 王雷;基于流形学习的滚动轴承故障诊断若干方法研究[D];大连理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前6条

1 朱军;滚动轴承非平稳信号故障诊断若干方法研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 胡智勇;列车轴承轨边声学监测与诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2016年

3 张菲;基于LMD和HSMM的旋转机械故障诊断方法研究[D];西南交通大学;2016年

4 王超;列车轴承复杂声学环境下轨边故障诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2015年

5 刘珂;宽带信号DOA估计算法研究[D];电子科技大学;2010年

6 陈娟;宽带信号DOA估计算法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年



本文编号:1807973

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/1807973.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户4a20b***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com