滚动轴承外圈故障机理建模及双冲击特征提取方法的研究

发布时间：2017-07-19 17:31

  本文关键词：滚动轴承外圈故障机理建模及双冲击特征提取方法的研究

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【摘要】：滚动轴承在旋转机械中被广泛应用,主要用于支撑转子旋转,在旋转机械中发生故障的比例较高。滚动轴承中滚动体通过滚道缺陷时,滚动体会在滚道缺陷进入边缘以及退出边缘与滚道之间碰撞接触产生冲击脉冲,其产生的冲击脉冲振幅和波形与滚道缺陷的尺寸大小直接相关,而且根据滚动体与滚道缺陷边缘接触碰撞产生的振动信号会出现双冲击的现象,通过双冲击振动信号的测量分析可以对故障滚动轴承的滚道缺陷程度进行判别,可以有利于实现滚动轴承剩余寿命的估计。为了提高故障滚动轴承振动信号双冲击特征提取与分析的准确性,需要首先对故障滚动轴承的双冲击振动进行发生机理的分析,构建故障滚动轴承的双冲击动力学模型,为双冲击特征提取提供理论模型的有力支撑。本文以滚动轴承为研究对象,以深沟球轴承为例,对外圈滚道存在单一剥落缺陷时,滚动体在通过滚道缺陷时的运动状态进行了详细的分析,对滚动体与滚道接触间的位移变化以及接触力的变化进行了分析,在正常滚动轴承动力学模型的基础之上,提出了能很好地体现故障滚动轴承双冲击现象的故障动力学模型。通过求解该动力学模型的微分方程,计算结果中的双冲击特征与理论分析结果相吻合。在滚动轴承双冲击特征提取方面,本研究对滚动轴承振动信号增强及降噪方法进行了一定的研究。在Fast Kurtogram算法的基础之上,提出了基于子频带平均的Fast Kurtogram算法,该方法可以有效降低滚动轴承振动信号中高幅值脉冲对信号特征提取的影响。此外,本课题研究提出了基于倒频谱编辑的滚动轴承故障特征分离的方法,适应于齿轮箱系统中滚动轴承振动信号的提取,该方法能提高倒频谱编辑的准确性并能实现倒频谱编辑的自动化。配合以深沟球轴承外圈滚道单一局部剥落缺陷故障为例进行了故障的模拟试验,通过对振动信号的分析,提取到了故障滚动轴承的双冲击特征,对不同故障缺陷尺寸的试验数据分析,其试验结果与故障滚动轴承的动力学微分方程的理论计算结果相吻合,验证了滚动轴承双冲击故障机理建模的正确性。
【关键词】：滚动轴承 滚道缺陷 双冲击 故障机理建模
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH165.3;TH133.33

【参考文献】

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本文编号：564061