基于时频分析的电机轴承故障诊断研究
发布时间：2022-10-30 17:39
电机设备能否高效、低功耗的运转生产与轴承或者齿轮传动系统工作状况关系紧密,在早期就检测到轴承异常能够提前更换故障机件,结束长时间工况异常状态。本文针对轴承的早期弱特征故障状态尝试识别,在定子电流电源噪声抑制、环境噪声抑制、故障特征提取、故障特征的时频特征加强等方面进行研究。本文首先对单点损伤轴承故障特性展开分析,从电机气隙改变和转矩波动两方面对故障特征出现的原理进行论证,根据动力学模型计算结果将已有的转矩单脉冲模型进一步修正为转矩双脉冲模型,更加准确的描述故障形式,通过机-磁-电耦合传导进一步分析轴承故障对定子电流的影响。本文使用时频分析方法—自适应噪声完全经验模态分解（CEEMDAN）对非线性、非平稳的定子电流进行处理,根据峭度值及所需信号频段对电流信号降噪滤波重组提取有效信息;采用时移方法抑制电源基频以及奇数倍倍频能量,减少电源频率分量频谱泄漏掩盖故障特征现象;对多分辨率能量算子相对于能量算子改进原理释义,并根据故障信号改进其分辨率参数的自适应性,自适应多分辨率能量算子解调故障信号相较于基本能量算子解调效果更具有针对性,自适应的增强故障信号频谱特性。通过仿真数据验证了所提方法的有效...
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容和章节安排
2 滚动轴承的结构及故障特征
2.1 滚动轴承结构及其特点
2.2 滚动轴承故障形式
2.2.1 轴承损伤原因
2.2.2 滚动轴承常见故障
2.3 轴承损伤振动特征
2.4 轴承损伤电流特征
2.4.1 气隙改变模型
2.4.2 转矩单脉冲波动模型
2.4.3 转矩双脉冲波动模型
2.5 本章小结
3 时频分析方法及其在轴承故障诊断中的应用
3.1 时频分析理论基础
3.1.1 平稳信号和非平稳信号
3.1.2 瞬时频率
3.2 时频分析方法
3.2.1 常用的故障信号分析方法
3.2.2 经验模态分解原理
3.2.3 自适应噪声完全经验模态分解
3.3 本章小结
4 基于定子电流的故障特征提取方法研究
4.1 时移算法
4.2 TEAGER-KAISER能量算子
4.2.1 基础TK能量算子
4.2.2 自适应多分辨率TK能量算子
4.3 故障信号提取方法
4.3.1 故障信号提取流程
4.3.2 信号选择重组
4.4 仿真环境验证
4.5 本章小结
5 电机轴承故障检测的试验研究
5.1 轴承故障试验平台
5.2 轴承故障检测系统
5.2.1 软件环境
5.2.2 软件设计
5.3 故障检测方法的实验验证
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]滚动轴承故障的显式动力学仿真与接触特性分析[J]. 涂文兵,杨锦雯,罗丫,任继文. 机械设计与研究. 2019(03)
[2]基于LabVIEW与MATLAB的多通道数据采集与分析系统[J]. 刘晓初,许铭鋆. 机电工程技术. 2019(04)
[3]Fractional Envelope Analysis for Rolling Element Bearing Weak Fault Feature Extraction[J]. Jianhong Wang,Liyan Qiao,Yongqiang Ye,YangQuan Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[4]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)
[5]浅谈船舶电动机常见故障分析与处理[J]. 陈健,黄进明,单剑,唐国强. 科技资讯. 2015(35)
博士论文
[1]基于谱峭度类算法的滚动轴承故障特征提取及诊断研究[D]. 张雄.华北电力大学(北京) 2019
[2]基于广义能量算子的复杂时变调制信号分析方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 李康强.北京科技大学 2018
[3]变转速下滚动轴承时变非平稳故障特征提取方法研究[D]. 赵德尊.北京交通大学 2018
[4]基于振动信号处理的滚动轴承故障诊断方法研究[D]. 王晓龙.华北电力大学(北京) 2017
硕士论文
[1]基于谐波注入电机轴承故障特征研究[D]. 冯博.大连海事大学 2017
[2]基于LabVIEW和Matlab的航管雷达仿真系统研究[D]. 李东元.武汉理工大学 2016
本文编号：3699189
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容和章节安排
2 滚动轴承的结构及故障特征
2.1 滚动轴承结构及其特点
2.2 滚动轴承故障形式
2.2.1 轴承损伤原因
2.2.2 滚动轴承常见故障
2.3 轴承损伤振动特征
2.4 轴承损伤电流特征
2.4.1 气隙改变模型
2.4.2 转矩单脉冲波动模型
2.4.3 转矩双脉冲波动模型
2.5 本章小结
3 时频分析方法及其在轴承故障诊断中的应用
3.1 时频分析理论基础
3.1.1 平稳信号和非平稳信号
3.1.2 瞬时频率
3.2 时频分析方法
3.2.1 常用的故障信号分析方法
3.2.2 经验模态分解原理
3.2.3 自适应噪声完全经验模态分解
3.3 本章小结
4 基于定子电流的故障特征提取方法研究
4.1 时移算法
4.2 TEAGER-KAISER能量算子
4.2.1 基础TK能量算子
4.2.2 自适应多分辨率TK能量算子
4.3 故障信号提取方法
4.3.1 故障信号提取流程
4.3.2 信号选择重组
4.4 仿真环境验证
4.5 本章小结
5 电机轴承故障检测的试验研究
5.1 轴承故障试验平台
5.2 轴承故障检测系统
5.2.1 软件环境
5.2.2 软件设计
5.3 故障检测方法的实验验证
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]滚动轴承故障的显式动力学仿真与接触特性分析[J]. 涂文兵,杨锦雯,罗丫,任继文. 机械设计与研究. 2019(03)
[2]基于LabVIEW与MATLAB的多通道数据采集与分析系统[J]. 刘晓初,许铭鋆. 机电工程技术. 2019(04)
[3]Fractional Envelope Analysis for Rolling Element Bearing Weak Fault Feature Extraction[J]. Jianhong Wang,Liyan Qiao,Yongqiang Ye,YangQuan Chen. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[4]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)
[5]浅谈船舶电动机常见故障分析与处理[J]. 陈健,黄进明,单剑,唐国强. 科技资讯. 2015(35)
博士论文
[1]基于谱峭度类算法的滚动轴承故障特征提取及诊断研究[D]. 张雄.华北电力大学(北京) 2019
[2]基于广义能量算子的复杂时变调制信号分析方法及其在机械故障诊断中的应用研究[D]. 李康强.北京科技大学 2018
[3]变转速下滚动轴承时变非平稳故障特征提取方法研究[D]. 赵德尊.北京交通大学 2018
[4]基于振动信号处理的滚动轴承故障诊断方法研究[D]. 王晓龙.华北电力大学(北京) 2017
硕士论文
[1]基于谐波注入电机轴承故障特征研究[D]. 冯博.大连海事大学 2017
[2]基于LabVIEW和Matlab的航管雷达仿真系统研究[D]. 李东元.武汉理工大学 2016
本文编号：3699189
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