HHT算法在柔性薄壁轴承振动信号中的应用与研究
发布时间：2021-04-10 11:59
柔性薄壁轴承是精密谐波减速器的重要组成部分,而精密谐波减速器在工业机器人中扮演着重要的角色,柔性薄壁轴承的轻微损坏,会影响到工业机器人的运行精度,影响机器的运行效率。柔性薄壁轴承相比于一般的滚动轴承,更加容易发生故障,因此需要寻找检测柔性薄壁轴承运行状态的方法,作为工程上的理论指导。通过采集柔性薄壁轴承运行过程中的振动信号,用以分析轴承的健康状态。在以往的研究中,多数采用频谱分析法来观察信号中所反映的特征,但是这些方法具有实用性差的缺点,而希尔伯特变换（HHT）能够在时频域中很好地观察信号的频率变化过程,是观察信号实际变化过程的很好工具。本课题深入研究HHT算法,并将其应用在柔性薄壁轴承振动信号的检测中,通过希尔伯特谱间接观察振动信号的振动过程,并将其应用在柔性薄壁轴承故障的识别上。本文的主要研究内容如下:（1）研究柔性薄壁轴承运行过程中的受载方式,设计一种用于柔性薄壁轴承振动和寿命检测的试验台,并通过加速度传感器采集轴承运行过程中的振动信号。通过数学建模方式建立柔性薄壁轴承运动模型以及内外圈故障模型,分析传统的频域分析法在处理这些模型方面存在的不足;（2）深入研究HHT算法,并将其应...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谐波减速器结构图
第二章 柔性薄壁轴承结构建模与分析谐波减速器的运作过程如图 2-2 所示，当波发生器发生转动时，其输出椭圆端周期性挤压柔性薄壁轴承，柔轮的剖面也跟着发生周期性的变形，使得柔轮的外齿与钢轮的内齿发生周期性的啮合和脱开，由于柔轮的外齿齿数比钢轮的齿数少，当波发生器转动一周时，柔轮与钢轮的相对位移为其齿差所对应的角度。在谐波减速器运行过程中，钢轮固定，柔轮与输出轴连接在一起，因此可以实现波发生器与输出轴间的转速传递，并实现大的减速比，而两者的旋转方向相反[50]。
图 2-3 柔性薄壁轴承图 2-4 柔性薄壁轴承受力过程柔性薄壁轴承的结构虽然与普通滚动轴承相似，但是由于其特殊的设计和运行环境，导致分析柔性薄壁轴承的过程比普通滚动轴承困难，即使该轴承为正常轴承，在高速运行时，也会因为受到长短轴交替作用而产生小型冲击。柔性薄壁轴承同普通滚动轴承一样，会产生点蚀，疲劳等缺陷，根据发生故障的位置，可以将故障类型分为外圈故障，内圈故障和滚动体故障。当柔性薄壁轴承发生故障时，会影响到整个减速器的运行性能，特别是对于高精度机械臂，轻微的故障能够影响其运行的精度。因此需要寻找一种检测和定位柔性薄壁轴承故障的方法，作为其实际应用的理论指导。柔性薄壁轴承在运行过程中，主要的承载力来自钢轮对长轴的间接挤压，长轴受到的挤压力最大，短轴处也会受到挤压，其挤压力主要来自于柔轮的变形挤压。同时由于钢轮与柔轮钢齿的间断性的啮合与脱离，轴承同时受到切向力的作用，其受力大小与输出的扭矩大小有关，当谐波减速器受到不确定载荷时，柔性薄壁轴承受到的承载力将更加复杂。其受力情形如图 2-4 所示，其受力过程随着波发生器的运行周期性变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的应用现状及发展趋势[J]. 曹泓浩. 科技风. 2019(05)
[2]基于希尔伯特—黄变换的控制阀气密性故障诊断研究[J]. 尚群立,马良威,庞仁贵,张国军. 计算机测量与控制. 2019(01)
[3]基于改进的EMD方法的冲击信号提取[J]. 杨期江,滕宪斌,罗楚江,张志斌,魏安. 机电信息. 2018(33)
[4]基于相关系数的时频矩阵SVD降噪方法[J]. 隋秀凛,陈云壮,葛江华,王亚平. 控制工程. 2018(10)
[5]基于多特征提取的滚动轴承故障诊断方法[J]. 应雨龙,李靖超,柴萍萍,陈云龙雨,庞景隆. 上海电力学院学报. 2018(05)
[6]RV减速器国产化批量制造关键问题探讨[J]. 徐宏海,谢雄伟,关通. 机械传动. 2018(10)
[7]基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的轴承故障诊断方法[J]. 李恒,张氢,秦仙蓉,孙远韬. 振动与冲击. 2018(19)
[8]自相关函数在机械故障诊断中的应用[J]. 李兴慧,李小汝,申永军. 机械设计与制造. 2018(10)
[9]浅谈工业机器人的现状与发展[J]. 张瑞舒,张昶,郑卫刚. 智能机器人. 2018(04)
[10]工业机器人谐波减速器的发展及其应用[J]. 李朝海,李川东,邹开燕. 智能机器人. 2018(04)
博士论文
[1]滚动轴承故障特征提取与早期诊断方法研究[D]. 李永波.哈尔滨工业大学 2017
[2]非平稳信号特征提取方法研究及其在内燃机故障诊断中的应用[D]. 王霞.天津大学 2015
[3]汽车主减速器振动信号非线性特征研究[D]. 庞茂.浙江大学 2006
硕士论文
[1]柔性薄壁滚动轴承特性分析与试验研究[D]. 林武文.华南理工大学 2017
[2]谐波减速器动力学仿真分析[D]. 付志华.厦门大学 2017
[3]机械系统多点耦合非线性振动信号降噪方法研究[D]. 胡厅.湖南科技大学 2016
[4]风电机组关键机械部件故障诊断方法研究[D]. 王加祥.上海电机学院 2016
[5]基于形态滤波及局部切空间排列算法的滚动轴承微弱故障分类[D]. 谢昌彪.太原理工大学 2015
[6]奇异值分解在微弱信号检测中的应用[D]. 郑安总.天津大学 2014
本文编号：3129600
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谐波减速器结构图
第二章 柔性薄壁轴承结构建模与分析谐波减速器的运作过程如图 2-2 所示，当波发生器发生转动时，其输出椭圆端周期性挤压柔性薄壁轴承，柔轮的剖面也跟着发生周期性的变形，使得柔轮的外齿与钢轮的内齿发生周期性的啮合和脱开，由于柔轮的外齿齿数比钢轮的齿数少，当波发生器转动一周时，柔轮与钢轮的相对位移为其齿差所对应的角度。在谐波减速器运行过程中，钢轮固定，柔轮与输出轴连接在一起，因此可以实现波发生器与输出轴间的转速传递，并实现大的减速比，而两者的旋转方向相反[50]。
图 2-3 柔性薄壁轴承图 2-4 柔性薄壁轴承受力过程柔性薄壁轴承的结构虽然与普通滚动轴承相似，但是由于其特殊的设计和运行环境，导致分析柔性薄壁轴承的过程比普通滚动轴承困难，即使该轴承为正常轴承，在高速运行时，也会因为受到长短轴交替作用而产生小型冲击。柔性薄壁轴承同普通滚动轴承一样，会产生点蚀，疲劳等缺陷，根据发生故障的位置，可以将故障类型分为外圈故障，内圈故障和滚动体故障。当柔性薄壁轴承发生故障时，会影响到整个减速器的运行性能，特别是对于高精度机械臂，轻微的故障能够影响其运行的精度。因此需要寻找一种检测和定位柔性薄壁轴承故障的方法，作为其实际应用的理论指导。柔性薄壁轴承在运行过程中，主要的承载力来自钢轮对长轴的间接挤压，长轴受到的挤压力最大，短轴处也会受到挤压，其挤压力主要来自于柔轮的变形挤压。同时由于钢轮与柔轮钢齿的间断性的啮合与脱离，轴承同时受到切向力的作用，其受力大小与输出的扭矩大小有关，当谐波减速器受到不确定载荷时，柔性薄壁轴承受到的承载力将更加复杂。其受力情形如图 2-4 所示，其受力过程随着波发生器的运行周期性变化。
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的应用现状及发展趋势[J]. 曹泓浩. 科技风. 2019(05)
[2]基于希尔伯特—黄变换的控制阀气密性故障诊断研究[J]. 尚群立,马良威,庞仁贵,张国军. 计算机测量与控制. 2019(01)
[3]基于改进的EMD方法的冲击信号提取[J]. 杨期江,滕宪斌,罗楚江,张志斌,魏安. 机电信息. 2018(33)
[4]基于相关系数的时频矩阵SVD降噪方法[J]. 隋秀凛,陈云壮,葛江华,王亚平. 控制工程. 2018(10)
[5]基于多特征提取的滚动轴承故障诊断方法[J]. 应雨龙,李靖超,柴萍萍,陈云龙雨,庞景隆. 上海电力学院学报. 2018(05)
[6]RV减速器国产化批量制造关键问题探讨[J]. 徐宏海,谢雄伟,关通. 机械传动. 2018(10)
[7]基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的轴承故障诊断方法[J]. 李恒,张氢,秦仙蓉,孙远韬. 振动与冲击. 2018(19)
[8]自相关函数在机械故障诊断中的应用[J]. 李兴慧,李小汝,申永军. 机械设计与制造. 2018(10)
[9]浅谈工业机器人的现状与发展[J]. 张瑞舒,张昶,郑卫刚. 智能机器人. 2018(04)
[10]工业机器人谐波减速器的发展及其应用[J]. 李朝海,李川东,邹开燕. 智能机器人. 2018(04)
博士论文
[1]滚动轴承故障特征提取与早期诊断方法研究[D]. 李永波.哈尔滨工业大学 2017
[2]非平稳信号特征提取方法研究及其在内燃机故障诊断中的应用[D]. 王霞.天津大学 2015
[3]汽车主减速器振动信号非线性特征研究[D]. 庞茂.浙江大学 2006
硕士论文
[1]柔性薄壁滚动轴承特性分析与试验研究[D]. 林武文.华南理工大学 2017
[2]谐波减速器动力学仿真分析[D]. 付志华.厦门大学 2017
[3]机械系统多点耦合非线性振动信号降噪方法研究[D]. 胡厅.湖南科技大学 2016
[4]风电机组关键机械部件故障诊断方法研究[D]. 王加祥.上海电机学院 2016
[5]基于形态滤波及局部切空间排列算法的滚动轴承微弱故障分类[D]. 谢昌彪.太原理工大学 2015
[6]奇异值分解在微弱信号检测中的应用[D]. 郑安总.天津大学 2014
本文编号：3129600
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