滚动轴承振动信号的特征提取方法研究

发布时间：2023-02-18 13:57

　　当今,科学技术飞速发展,旋转机械设备不断朝着高速、重载和精密的方向发展。滚动轴承是旋转机械的重要组成部分,其工作状态的正常与否直接关系到设备、整台机组乃至整个生产线的性能和人身安全。因此,滚动轴承的故障诊断研究对于维护人机安全、提高生产效率具有重要意义。特征提取是故障诊断的关键环节,如何提取出能够有效反映滚动轴承工况的信号特征,具有理论意义和工程价值。本论文以滚动轴承故障诊断与特征提取为研究目标,以滚动轴承振动信号的特征提取方法为研究内容,对轴承的故障特征信息提取进行了分析。1.针对滚动轴承故障特征信息常被强背景噪声淹没的问题,提出基于峰值指标、小波分解和Hilbert包络谱分析的特征提取方法。首先,利用峰值指标表征滚动轴承振动信号中的故障瞬态冲击大小;然后,对滚动轴承振动信号进行小波分解、重构;最后,用Hilbert包络谱分析对细节信号进行频谱变换。结果表明,该方法在强噪声背景下能够有效地提取出滚动轴承的故障特征频率。2.结合振动信号的时频分布特点和信息熵理论,提出了EMD算法与样本熵结合的特征提取方法,解决了滚动轴承故障特征信息集合中存在冗余属性的问题。首先,对原始信号进行了经验模...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景及意义
        1.1.1 选题来源
        1.1.2 选题背景与意义
    1.2 滚动轴承故障诊断概述
        1.2.1 滚动轴承的故障诊断的发展与现状
        1.2.2 滚动轴承故障诊断方法
        1.2.3 滚动轴承故障诊断的基本环节
    1.3 滚动轴承特征提取方法的国内外研究现状
        1.3.1 基于时域、频域及时频的特征参数提取方法
        1.3.2 基于熵的特征参数提取方法
    1.4 论文的内容安排
第2章 滚动轴承振动理论
    2.1 滚动轴承的基本结构
    2.2 滚动轴承的振动机理
    2.3 滚动轴承的振动频率
        2.3.1 滚动轴承的固有振动频率
        2.3.2 滚动轴承的故障特征频率
    2.4 轴承的振动信号特征
        2.4.1 正常的振动信号特征
        2.4.2 故障轴承的振动信号特征
    2.5 本章小结
第3章 基于振动信号分析法的滚动轴承特征提取研究
    3.1 振动信号分析方法
        3.1.1 时域分析方法
        3.1.2 频域分析方法
        3.1.3 时频分析方法
    3.2 傅里叶变换
        3.2.1 傅里叶变换的定义
        3.2.3 快速傅里叶变换
    3.3 小波变换
        3.3.1 连续小波变换
        3.3.2 离散小波变换
        3.3.3 多分辨率分析
    3.4 Hilbert包络谱分析
    3.5 基于峰值指标、小波变换和Hilbert包络谱的滚动轴承特征提取
        3.5.1 峰值指标、小波变换和Hilbert包络谱的滚动轴承特征提取方法
        3.5.2 实验数据
        3.5.3 实验信号分析
    3.6 本章小结
第4章 基于EMD与样本熵的滚动轴承特征提取研究
    4.1 熵的概念与发展
        4.1.1 信息熵
        4.1.2 近似熵
    4.2 样本熵
        4.2.1 算法描述
        4.2.2 参数选择
    4.3 EMD算法
        4.3.1 瞬时频率
        4.3.2 本征模态函数
        4.3.3 经验模态分解过程
    4.4 基于EMD与样本熵的滚动轴承特征提取
        4.4.1 基于EMD与样本熵的滚动轴承特征提取方法
        4.4.2 实验信号分析
    4.5 本章小结
第5章 基于小波包层次熵的滚动轴承特征提取研究
    5.1 小波包变换
        5.1.1 小波包的基本原理
        5.1.2 小波包的空间分解
        5.1.3 小波包分解与重构算法
        5.1.4 小波包基函数的选择
    5.2 层次熵
    5.3 基于小波包层次熵的滚动轴承特征提取
        5.3.1 小波包层次熵的滚动轴承特征提取方法
        5.3.2 实验信号分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
注释表
参考文献
致谢
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3745097