基于小波分析的矿渣立磨减速机故障诊断技术

发布时间：2017-09-29 03:06

  本文关键词：基于小波分析的矿渣立磨减速机故障诊断技术

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【摘要】：齿轮箱是各种机械设备中常见的动力传动部件,对其进行故障诊断的研究取得了一定的发展。矿渣立磨减速机中滚动轴承内圈滚道点蚀严重,凹坑足够大时将使两个滚珠卡在内外圈不能滚动,导致传动轴受到扭矩非常大引起轴扭断。若能够在早期发现齿轮、滚动轴承等零部件的轻微故障以避免后续发生更大的损失,这具有很大的工程意义。齿轮箱的振动信号都是非稳定的,针对此类信号常用小波变换、经验模态分解等时频域分析方法进行分析处理,而小波分析具有很好的时频特性和局部化能力。因此,本文采用小波分析方法对齿轮箱进行故障诊断应用研究,并进行工程实例验证。主要成果如下:(1)通过对齿轮箱故障机理及特征进行分析,根据齿轮箱故障与时频特征的相关性,提出一种采用小波理论为分析方法、以频域参数为故障特征的齿轮箱故障诊断技术。(2)通过对小波滤波器频域特性分析,得到小波基函数中频域特性最好的小波并采用仿真信号进行频率特性验证。通过分析采样频率、频率分辨率和小波包分解过程对频率特性的影响,确定小波包分解层数并厘清节点频率顺序。通过对小波包八层分解进行误差分析,得到影响分解误差率的因素。(3)根据小波包八层分解能够在原信号中提取出滚动轴承的通过频率、齿轮的啮合频率和轴的转频所在微小带宽(带宽为4Hz)信号分量,以此作为故障特征;针对齿轮故障特征,对啮合频率进行细化谱分析,确定齿轮故障状况。提出减速机故障诊断特征提取方法,在频谱图上只显示每个特征频率及其二三倍频附近的幅值,可高效地观测、判断整个减速机的振动情况。(4)采用矿渣立磨实际生产运行的三种工况(正常运行、齿轮点蚀和入料湿度大)的振动信号对减速机特征提取方法进行实例验证。齿轮点蚀时,信号频谱图上啮合频率处幅值远大于正常运行时,利用细化谱分析检测出调制频率为转频;入料湿度大时,只检测出立磨主频率处幅值远大于正常运行时,减速机无故障情况。
【关键词】：齿轮箱 小波滤波器 八层小波包分解 特征提取
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景及意义9
• 1.2 齿轮箱故障诊断的研究现状9-12
• 1.3 小波分析在齿轮箱故障诊断中的应用现状12-14
• 1.4 论文结构14-15
• 第二章 齿轮箱的故障机理与频域特征15-23
• 2.1 矿渣立磨结构15
• 2.2 齿轮箱的故障机理及特征15-18
• 2.2.1 齿轮故障15-16
• 2.2.2 滚动轴承故障16-17
• 2.2.3 轴的故障17-18
• 2.3 齿轮箱系统数学模型18-19
• 2.3.1 齿轮的力学模型18
• 2.3.2 幅值调制和频率调制18-19
• 2.4 齿轮箱特征频率19-21
• 2.5 常见故障的频谱表现21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 小波包多尺度分解及其应用23-39
• 3.1 小波滤波器频域特性23-27
• 3.2 小波基的选择27-32
• 3.2.1 db45小波的选择27
• 3.2.2 db45小波的仿真验证27-32
• 3.3 小波包多尺度分解32-37
• 3.3.1 分解层数的确定33-34
• 3.3.2 节点频率顺序的确定34-35
• 3.3.3 小波包八层分解的误差分析35-37
• 3.4 小波包多尺度分解的应用37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 减速机故障特征提取39-52
• 4.1 矿渣立磨振动监控系统39-41
• 4.1.1 系统软硬件40
• 4.1.2 测点的选择40-41
• 4.2 减速机内部结构和参数41
• 4.3 滚动轴承的故障诊断特征提取41-46
• 4.4 齿轮的故障诊断特征提取46-50
• 4.4.1 啮合频率的提取47-48
• 4.4.2 边频带的检测48-50
• 4.5 轴的故障诊断特征提取50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 实例验证52-62
• 5.1 正常运行情况下信号验证52-55
• 5.2 齿轮点蚀情况下信号验证55-59
• 5.3 入料湿度大情况下信号验证59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间的研究成果68-69

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本文编号：939598