小波分析和Hilbert分析在滚动轴承故障诊断中应用研究

发布时间：2017-10-25 15:16

  本文关键词：小波分析和Hilbert分析在滚动轴承故障诊断中应用研究

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【摘要】：滚动轴承是机械设备的重要组成部分，，广泛应用在各工业领域中，其能否安全有效的运行关系到整台设备的安全性能。很多学者对滚动轴承故障诊断开展了很多研究，但由于其激励源多，在其运行过程当中会出现各种频率的脉冲调制,给其故障诊断的准确性带来一定的难度。 滚动轴承振动的重要特征是信号非平稳性的特点，其振动的故障特征频率和系统周期性固有振动频率会产生脉冲调制，传统的傅里叶变换在分析此类振动信号时就显得力不从心了。本文首先从理论上分析了小波分析在处理非平稳信号的优势，以及Hilbert谱分析对脉冲调制信号进行解调，最后可解调出故障特征频率，定而精确地确定故障部位。 本文以Labview为平台，开发出了针对滚动轴承振动测试分析系统，主要的模块有时域分析和频域分析，在频率模块运用小波分析和Hilbert谱联合分析，对振动信号进行包络解调，实现载波和调制波的分离。通过对调制波进行频谱分析实现滚动轴承各元件故障的诊断。 结果表明：小波分析和Hilbert包络解调技术能有效提取调制信号中的包络信号，对包络信号进行频谱分析后可以实现滚动轴承内、外圈及滚动体故障的诊断；诊断结果与实际故障相吻合，表明此方法在非平稳性信号故障诊断中是非常有效的。
【关键词】：滚动轴承 小波分析 Hilbert变换 Labview 故障诊断
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究目的9-10
• 1.1.1 课题来源10
• 1.2 滚动轴承故障诊断国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外滚动轴承故障诊断技术研究现状10-11
• 1.2.2 国内滚动轴承故障诊断技术研究现状11
• 1.3 轴承故障诊断的技术难点及趋势展望11-12
• 1.3.1 轴承故障诊断的主要问题11-12
• 1.3.2 轴承故障诊断的趋势展望12
• 1.4 轴承故障诊断的流程12-13
• 1.5 本文主要内容13-15
• 2 滚动轴承故障特征分析15-23
• 2.1 滚动轴承的失效形式[31]15-17
• 2.1.1 滚动轴承的磨损失效15-16
• 2.1.2 滚动轴承的疲劳失效16
• 2.1.3 滚动轴承的腐蚀失效16
• 2.1.4 滚动轴承的压痕失效16
• 2.1.5 滚动轴承的断裂失效16-17
• 2.1.6 滚动轴承的胶合失效17
• 2.2 滚动轴承的振动机理17
• 2.3 滚动轴承故障的振动诊断17-21
• 2.3.1 低频段的旋转特征频率18-19
• 2.3.2 高频段的固有振动频率19-20
• 2.3.3 滚动轴承有异常时的振动特性20-21
• 2.4 本章总结21-23
• 3 故障信号的特征提取方法23-41
• 3.1 模拟信号和数字信号23-24
• 3.2 采样问题24-25
• 3.3 信号的时域分析25-29
• 3.3.1 信号的预处理25-26
• 3.3.2 信号的时域分析26-29
• 3.4 信号的频谱分析29-33
• 3.4.1 从傅里叶变换到小波分析29-30
• 3.4.2 小波分析理论30-31
• 3.4.3 连续小波变换31-32
• 3.4.4 离散小波变换32-33
• 3.5 Hilbert包络分析33-35
• 3.5.1 包络分析技术33-34
• 3.5.2 Hilbert解调原理34-35
• 3.6 小波分析在故障诊断中的应用35-39
• 3.6.1 提取信号中某一频率区间的信号35-36
• 3.6.2 对信号进行降噪处理36-38
• 3.6.3 对突变信号进行检测38-39
• 3.7 本章小结39-41
• 4 实时监测及诊断系统总体设计41-61
• 4.1 虚拟仪器技术41-43
• 4.1.1 虚拟仪器概念41
• 4.1.2 Labview简介41-43
• 4.2 系统硬件配置43-46
• 4.2.1 传感器结构43-44
• 4.2.2 传感器的安装44
• 4.2.3 信号调理器44-45
• 4.2.4 数据采集板卡45-46
• 4.2.5 PC机46
• 4.3 实时监测与诊断系统发展历程46-48
• 4.4 系统总体结构48-49
• 4.5 实时监测及诊断分析系统设计49-59
• 4.5.1 用户管理登陆模块49-51
• 4.5.2 主界面51-52
• 4.5.3 数据采集及存储52-53
• 4.5.4 时域分析模块53-54
• 4.5.5 小波分析模块54-56
• 4.5.6 Hilbert模块56-57
• 4.5.7 报表生成57-59
• 4.6 本章小结59-61
• 5 小波分析和Hilbert分析在滚动轴承故障诊断中应用61-69
• 5.1 滚动轴承故障诊断机理61-62
• 5.2 滚动轴承故障诊断实验设计62-64
• 5.2.1 实验对象63
• 5.2.2 实验仪器及设备63
• 5.2.3 传感器的选择和安装63-64
• 5.2.4 实验装置64
• 5.2.5 测试系统64
• 5.3 滚动轴承故障数据采集64-65
• 5.4 数据分析与故障诊断65-68
• 5.5 本章小结68-69
• 6 结论与展望69-71
• 6.1 结论69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文77

【参考文献】

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本文编号：1094300