大摆锤滚动轴承振动信号特征提取方法研究

发布时间：2020-09-28 09:23

　　 载人游乐设施“大摆锤”因其极致的超重和失重的体验深受大众喜爱。然而各类游乐设施在给人们带来刺激和愉悦的同时,相关设备事故也时常发生,引发设备损坏甚至人员伤亡,因此设备的安全是重中之重。“大摆锤”是大型旋转机械的一种,在各类旋转机械中滚动轴承这一核心部件是极易发生故障的。当滚动轴承发生故障时容易引发其他故障,甚至引起整个设备的失效。滚动轴承出现故障时,非平稳信号占据故障信号的绝大部分,同时往往伴随着大量的噪声信号,因此滚动轴承故障诊断的重点在于对噪声处理后的信号特征的提取。本文以滚动轴承为主,以载人游乐设施“大摆锤”传动装置中的滚动轴承为研究对象,提出了以局部均值分解方法为主,结合核独立分量分析方法进行信噪分离的信号处理方法,最后通过全矢谱方法进行轴承故障信号融合特征提取。课题通过仿真和实验信号对比验证本文所提方法,成功应用于提取滚动轴承故障特征以实现滚动轴承的振动信号故障诊断。主要研究工作及内容如下:(1)结合旋转机械(尤其是大摆锤传动机构)中减速机的特征,以及旋转机械中典型轴承、齿轮的故障机理,设计、搭建振动试验台,人为制造并加载相应故障零部件,采集测量实验故障信号,为后续研究提供实验数据依据。(2)结合课题,研究局部均值分解方法(LMD)和核独立分量分析方法(KICA),根据LMD以及KICA方法的优势,提出基于LMD-KICA的滚动轴承故障信号特征提取的方法,详细介绍方法流程并通过仿真和实验验证了该方法在轴承故障提取的有效性。(3)由于标准LMD方法的不足,以及传统单通道检测方法的不全面,在研究基础上通过结合ITD方法和三次艾尔米特插值法改进LMD包络线构造方法,同时引入全矢谱方法,提出改进LMD-KICA全矢融合信号轴承故障特征的提取方法。通过试验台数据验证,该方法能够更为全面有效地提取轴承故障特征。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH133.33;TS952.8
【部分图文】：

图 2.1 国内常见大摆锤传动机构示意图通过试验台设计理论，参照国内常见大摆锤设施的传动机构，结合设置转部件故障信息，振动实验室设计见图 2.2 所示，为方便更换减速机，该试坐落在 T 型槽试验台基座上，该试验台中包含动力电机、扭矩转速传感器

图 2.2 振动试验台设计图由图 2.2 所示，动力电机采用 37KW 变频电机，加过载保护系统，在测试试验中由动力电机为振动检测的旋转部件提供动力，负载电机采用 37KW 变频电机，加过载保护系统，在测试试验中为故障减速机提供负载力矩。减速机均采

振动试验台正视图

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本文编号：2828620