滚动轴承故障的振动特性分析与智能诊断方法研究
发布时间：2022-01-19 15:33
振动故障诊断法是一种基于振动测量信号分析的间接诊断方法。振动信号经过机械系统复杂传递路径到达振动传感器,故障信号在传递过程中不可避免受到干扰,经过复杂路径传递后的不确定故障诊断信息极易造成误诊断。误诊断的发生将导致过度维修或错误维修,甚至引发重大安全事故。本文针对由振动传递过程中干扰信息引发的滚动轴承误诊断问题,开展了滚动轴承故障建模及振动特性分析、滚动轴承故障定位、滚动轴承故障模式识别和滚动轴承故障识别模型的扩展等研究工作,主要包括以下四方面内容:（1）针对滚动轴承故障振动信号的耦合传递过程,建立了考虑轴承不同打滑率的转子-滚动轴承系统动力学模型,分析轴承刚度动态组合变化对轴承振动特性的影响;基于Hertz接触理论建立了具有外圈故障、内圈故障和滚子故障的滚动轴承故障模型;分析不同测点滚动轴承故障仿真信号动力学特性和时频特性;建立具有幅值调制特性的滚动轴承故障信号表达式,将幅值调制信息作为滚动轴承故障定位方法的研究方向。（2）针对基于单通道振动信号进行滚动轴承故障定位的问题,提出滚动轴承故障定位方法;基于循环平稳理论验证滚动轴承故障信号的二阶循环平稳性,提出以循环平稳度（degree ...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１振动故障诊断过程框图??振动故障诊断过程，如图１．１所示，包括故障机理与故障征兆研究、振动信号的采集、??
图１．２基于单通道故障信号的滚动轴承故障诊断结果分析??为了进一步说明滚动轴承振动传递过程引起的误诊断现象，本文以转子－滚动轴承试??验平台实测振动信号为例，如图１．２所示，分别取健康状态和故障状态的转子－滚动轴承系??统振动信号进行对比，其中健康状态转子－滚动轴承系统内两个轴承均为健康轴承，故障状??态转子－滚动轴承系统内一个轴承更换为具有外圈故障的滚动轴承。为了模拟在仅有单通??道振动信号下进行故障诊断的情况，在健康轴承位置处安装加速度传感器采集振动信号。??６??
第２章滚动轴承故障建模及传递特性分析??２．２．１转子－滚动轴承系统动力学建模??转子－滚动轴承系统，如图２．１所示，包括电机、联轴器、轴承Ｉ、转子盘和轴承ＩＩ，??轴承为深沟球轴承。本文只对滚动轴承的径向振动进行分析，分别建立ｘ?ｙ方向动力学??方程。??１?２?３?４?５?６??！?Ｘ?ｍ?／???＆???中—ＷＪＥ＝＝??Ｚ?立??乙??ｚ／?／／／?，，／ｚ，??０?ｚ??１．电机２．联轴器３．轴承Ｉ?４．主轴５．转子盘６．轴承ＩＩ??图２．１转子－滚动轴承系统示意图??为了表征转子－滚动轴承系统中两个滚动轴承之间径向振动的耦合关系，以集中质量??法建立滚动轴承－转子－滚动轴承系统动力学模型，如图２．２所示，将转子轴简化为３段集??中质量％，ｗ２，％，质量块之间以等效刚度和等效阻尼Ｃ；．进行连接，轴承作用反力以刚??度力和阻尼力的形式表示，轴承Ｉ的等效刚度为＆，轴承Ｉ的等效阻尼为卩，轴承ＩＩ的等??效刚度为轴承ＩＩ的等效阻尼为ｅ２，转子旋转时受到偏心质量离心力为ｍ，？；２，将轴承??反力和偏心质量离心力分解为Ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]振动传递路径系统的参数和全局灵敏度分析[J]. 张义民,仝允. 振动.测试与诊断. 2017(06)
[3]车辆与吊挂设备耦合作用垂向系统振动传递及平稳性研究[J]. 徐宁,任尊松,李响,查浩. 振动工程学报. 2017(06)
[4]高速电主轴角接触球轴承刚度及其对电主轴临界转速的影响分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡,徐立晖. 振动与冲击. 2017(10)
[5]奇异值分解与迁移学习在电机故障诊断中的应用[J]. 沈飞,陈超,严如强. 振动工程学报. 2017(01)
[6]基于长短时记忆神经网络的风电机组滚动轴承故障诊断方法[J]. 张建付,宋雨,李刚,王传洋,焦亚菲. 计算机测量与控制. 2017(01)
[7]改进LSSVM迁移学习方法的轴承故障诊断[J]. 陈超,沈飞,严如强. 仪器仪表学报. 2017(01)
[8]一类高速电主轴的动力学建模及振动响应分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡. 浙江大学学报(工学版). 2016(11)
[9]引入撞击力的滚动轴承内圈故障振动模型[J]. 黄文涛,董振振,孔繁朝. 振动与冲击. 2016(17)
[10]基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断[J]. 张亢,程军圣. 振动.测试与诊断. 2016(03)
博士论文
[1]基于希尔伯特—黄变换的故障转子振动模式分析方法研究[D]. 熊炘.浙江大学 2012
[2]基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究[D]. 曹冲锋.浙江大学 2009
[3]混合智能技术及其在故障诊断中的应用研究[D]. 雷亚国.西安交通大学 2007
[4]基于2D-HMM的旋转机械故障诊断方法及其应用研究[D]. 叶大鹏.浙江大学 2004
[5]基于独立分量分析的旋转机械故障诊断方法研究[D]. 焦卫东.浙江大学 2003
[6]HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用[D]. 冯长建.浙江大学 2002
本文编号：3597113
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１振动故障诊断过程框图??振动故障诊断过程，如图１．１所示，包括故障机理与故障征兆研究、振动信号的采集、??
图１．２基于单通道故障信号的滚动轴承故障诊断结果分析??为了进一步说明滚动轴承振动传递过程引起的误诊断现象，本文以转子－滚动轴承试??验平台实测振动信号为例，如图１．２所示，分别取健康状态和故障状态的转子－滚动轴承系??统振动信号进行对比，其中健康状态转子－滚动轴承系统内两个轴承均为健康轴承，故障状??态转子－滚动轴承系统内一个轴承更换为具有外圈故障的滚动轴承。为了模拟在仅有单通??道振动信号下进行故障诊断的情况，在健康轴承位置处安装加速度传感器采集振动信号。??６??
第２章滚动轴承故障建模及传递特性分析??２．２．１转子－滚动轴承系统动力学建模??转子－滚动轴承系统，如图２．１所示，包括电机、联轴器、轴承Ｉ、转子盘和轴承ＩＩ，??轴承为深沟球轴承。本文只对滚动轴承的径向振动进行分析，分别建立ｘ?ｙ方向动力学??方程。??１?２?３?４?５?６??！?Ｘ?ｍ?／???＆???中—ＷＪＥ＝＝??Ｚ?立??乙??ｚ／?／／／?，，／ｚ，??０?ｚ??１．电机２．联轴器３．轴承Ｉ?４．主轴５．转子盘６．轴承ＩＩ??图２．１转子－滚动轴承系统示意图??为了表征转子－滚动轴承系统中两个滚动轴承之间径向振动的耦合关系，以集中质量??法建立滚动轴承－转子－滚动轴承系统动力学模型，如图２．２所示，将转子轴简化为３段集??中质量％，ｗ２，％，质量块之间以等效刚度和等效阻尼Ｃ；．进行连接，轴承作用反力以刚??度力和阻尼力的形式表示，轴承Ｉ的等效刚度为＆，轴承Ｉ的等效阻尼为卩，轴承ＩＩ的等??效刚度为轴承ＩＩ的等效阻尼为ｅ２，转子旋转时受到偏心质量离心力为ｍ，？；２，将轴承??反力和偏心质量离心力分解为Ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]振动传递路径系统的参数和全局灵敏度分析[J]. 张义民,仝允. 振动.测试与诊断. 2017(06)
[3]车辆与吊挂设备耦合作用垂向系统振动传递及平稳性研究[J]. 徐宁,任尊松,李响,查浩. 振动工程学报. 2017(06)
[4]高速电主轴角接触球轴承刚度及其对电主轴临界转速的影响分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡,徐立晖. 振动与冲击. 2017(10)
[5]奇异值分解与迁移学习在电机故障诊断中的应用[J]. 沈飞,陈超,严如强. 振动工程学报. 2017(01)
[6]基于长短时记忆神经网络的风电机组滚动轴承故障诊断方法[J]. 张建付,宋雨,李刚,王传洋,焦亚菲. 计算机测量与控制. 2017(01)
[7]改进LSSVM迁移学习方法的轴承故障诊断[J]. 陈超,沈飞,严如强. 仪器仪表学报. 2017(01)
[8]一类高速电主轴的动力学建模及振动响应分析[J]. 黄伟迪,甘春标,杨世锡. 浙江大学学报(工学版). 2016(11)
[9]引入撞击力的滚动轴承内圈故障振动模型[J]. 黄文涛,董振振,孔繁朝. 振动与冲击. 2016(17)
[10]基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断[J]. 张亢,程军圣. 振动.测试与诊断. 2016(03)
博士论文
[1]基于希尔伯特—黄变换的故障转子振动模式分析方法研究[D]. 熊炘.浙江大学 2012
[2]基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究[D]. 曹冲锋.浙江大学 2009
[3]混合智能技术及其在故障诊断中的应用研究[D]. 雷亚国.西安交通大学 2007
[4]基于2D-HMM的旋转机械故障诊断方法及其应用研究[D]. 叶大鹏.浙江大学 2004
[5]基于独立分量分析的旋转机械故障诊断方法研究[D]. 焦卫东.浙江大学 2003
[6]HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用[D]. 冯长建.浙江大学 2002
本文编号：3597113
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3597113.html
