基于能量算子解调法的滚动轴承故障诊断技术研究

发布时间：2020-10-24 15:31

　　 滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一种通用机械部件,其运行状态是否正常直接影响到整个设备的性能好坏。因此,对滚动轴承故障诊断技术,尤其是早期故障诊断技术的研究具有十分重大的意义。本文以滚动轴承故障诊断为研究目的,初步开发了一套虚拟仪器系统,通过对滚动轴承振动和噪声信号的分析,达到诊断滚动轴承的各种故障,从而进一步指导解决轴承生产过程中的缺陷,从本质上改善我国轴承行业的生产水平。 本文的主要研究内容如下: (1)系统分析了滚动轴承振动和噪声具有极其密切的关系,指出国内主要轴承振动测量仪的测量值(有效值)与“异音”的相关性不大,提出必须增加其它的特征参数来反映滚动轴承的异音水平;并从语音信号处理和心理声学的概念和方法对异音进行了初步研究。 (2)分别从时域和频域的角度分析了滚动轴承的振动信号,提出了反映滚动轴承振动水平和噪声水平的各种特征参数。 (3)指出共振解调技术是诊断滚动轴承故障的一种有效方法,并引入了一种新的优化解调算法模型——能量算子优化解调算法;通过仿真实验与希尔伯特解调法进行了对比研究。 (4)以LabView为编程语言,初步开发了一套虚拟仪器系统,主要由数据采集记录仪、实时分析仪和频谱分析仪三个虚拟仪器组成。 最后,通过实验验证了基于优化能量算子法的共振解调技术在滚动轴承故障诊断中是非常有效的,而峰值因子、脉冲因子和峭度等特征参数均在不同程度上对异音敏感,可以用来初步评价滚动轴承的异音水平。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2004
【中图分类】：TH133.3
【部分图文】：

重庆大学硕士学位论文损类故障来说，在正常使用情况下，滚动轴承工作表面磨损故障经历时间较长渐变性故障。轴承表面磨损后产生的振动同正常轴承的振动具有相同的两者的波形都是无规则的，随机性较强。但磨损后振动水平（幅值）明轴承，这就是磨损类故障引起的振动信号的基本特点。

图 2.4 滚动轴承振动和噪声的关系Figure 2.4 Relation between vibration and noise of rolling bearing滚动轴承振动由轴承装配和使用所引起的振动由轴承制造引起的振动轴承弹性特别振动工作表面波特别振动保持架振动伤痕振动尘埃振动径向振动轴座谐振振动轴承架谐振声蜂鸣声尘埃声伤痕声保持架有轴承制造引起的噪声有轴承安装和使用引起的噪声有轴承装配不当引起的噪声

导致噪声测量条件太苛刻。为了避免外界声音的干扰影响，必须在声实验室内进行测量，噪声实验室背景噪声要求低于 20dB。为此，噪声实验室四壁、天花板等均需用特殊材料和特殊结构制成。建造这样一个实验室需要花费 —75 万元，显然多数厂家难以承受。更重要的是不可能把这样的实验室搬到车间工序间去控制产品质量。因此用这种方法解决通用轴承“异常声”问题不现实。2.5.2 异音的数学模型[29][30]对使用来讲，异音是有害的；但对故障诊断来讲，由于异音提供了故障信息却是有用的。我们只有深入研究异音，才能充分利用异音，消除异音。我们将异音作为一种短促声音信号，利用语音信号处理和心理声学的概念方法进行研究，力求在表象上对异音作全面的评估。图 2.6 是某国产轴承的振动信号的时域曲线( )x t，根据经验，可以判断曲线的若干峰值就是异音的反映。图 2.7 是对应的功率谱曲线，图中很难判断出是否存在瞬态的异音。原因在功率谱是一种时域上全局平均的数据处理方法，而异音是瞬态过程。为此，应用短时傅立叶变换对时域曲线进行时间-频率分析。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前6条

1 王丹;基于能量算子的测井信号波至点检测研究[D];西南交通大学;2011年

2 张明珠;基于原子库优化的测井声波信号分离研究[D];西南交通大学;2011年

3 刘华;基于复小波的共振解调在滚动轴承故障诊断中的应用研究[D];太原理工大学;2008年

4 陈晓芸;基于能量算子和粒子群优化神经网络的水轮发电机组振动故障诊断研究[D];西安理工大学;2009年

5 尹焕;基于ISOMAP的机械故障诊断方法研究与应用[D];华南理工大学;2012年

6 宋晓美;滚动轴承在线监测故障诊断系统的研究与开发[D];华北电力大学;2012年

本文编号：2854642