滚动轴承的振声信号分析

发布时间：2017-05-18 15:20

  本文关键词：滚动轴承的振声信号分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滚动轴承广泛应用于旋转机械中，并起着关键作用。轴承失效可能带来巨大的经济损失或重大事故。因此，开展滚动轴承的状态监测与故障诊断是十分必要的。目前主要是通过振动分析法来进行轴承的状态监测与故障诊断，但是在高温、高腐蚀等场合下，不适合直接黏贴振动传感器，而使该方法受到限制。声音信号的采集则不受这种限制，它是非接触式测量，无需事先黏贴传感器，便于发现早期故障。因此，开展基于声音信号的故障诊断变得十分有意义。综合使用基于振动和声音的诊断技术可以大大提高故障诊断的可靠性，对故障诊断的意义重大。 本文主要工作如下： 1.研究了滚动轴承振动和噪声之间的关系及产生机理，并通过梁的振声试验验证了声音信和振动信号之间的关系。从本质上讲，滚动轴承的声音信号和振动信号一样有效，只是声音信号容易受背景噪声的干扰，信噪比较低。 2.基于滚动轴承的振声信号是非平稳的以及传统包络分析法需要人为的选择滤波中心和带宽，本文综合使用了EMD法（empirical mode decomposition）和包络分析法对滚动轴承进行故障诊断。EMD法是一种自适应的分析方法，非常适用于非平稳信号的分析。使用EMD法可以达到滤波降噪的目的，克服传统包络分析需要人为选择滤波中心和带宽的缺点。 3.基于Matlab的GUI界面开发了界面友好、分析速度快、操作简单的滚动轴承的振声信号分析软件，并用轴承实验数据进行验证，，结果表明此软件正确可行。 4.在滚动轴承的振声试验中，同时采集振动信号和声音信号，并应用所开发的软件对其进行对比分析。结果表明对声音信号进行分析，也能有效的诊断出轴承的故障。综合分析声音和振动信号，可以大大提高故障诊断的可靠性。
【关键词】：故障诊断 滚动轴承 振声信号 包络分析 EMD法 互相关系数 峭度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH133.33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 图表清单8-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究意义11
• 1.2 故障诊断的研究背景11-13
• 1.3 故障诊断技术的研究现状13-15
• 1.3.1 时域分析方法13-14
• 1.3.2 频域分析方法14
• 1.3.3 时频域分析方法14-15
• 1.4 本文的研究目的和主要工作15-17
• 第二章 滚动轴承的振动信号特征17-31
• 2.1 滚动轴承的结构及特征频率17-19
• 2.2 滚动轴承的故障形式及原因19-21
• 2.2.1 轴承的主要失效形式及原因19-20
• 2.2.2 引起轴承故障的其他原因20-21
• 2.3 滚动轴承振动和噪声的关系及产生机理21-24
• 2.3.1 振动和噪声的关系21-22
• 2.3.2 滚动轴承振动和噪声的产生机理22-24
• 2.4 梁-电机系统振声试验研究24-30
• 2.4.1 梁-电机系统的固有频率24-25
• 2.4.2 电源电压与电机转速的关系25-26
• 2.4.3 梁-电机系统的振声试验26-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 基于 EMD 和包络谱的故障诊断方法研究31-45
• 3.1 EMD 法31-36
• 3.1.1 瞬时频率31-32
• 3.1.2 固有模态函数及 EMD 分解过程32-34
• 3.1.3 停止准则34-35
• 3.1.4 EMD 分解过程的数据仿真35-36
• 3.2 互相关分析及峭度36-40
• 3.2.1 互相关分析36-39
• 3.2.2 峭度39-40
• 3.3 包络分析法40-43
• 3.3.1 基于 Hilbert 变换的包络分析法40-41
• 3.3.2 包络分析法应用于滚动轴承故障信号的仿真实验41-43
• 3.4 基于 EMD 和包络谱的滚动轴承故障诊断步骤43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 滚动轴承振声信号分析软件设计及实验验证45-59
• 4.1 软件界面介绍45-47
• 4.2 软件各功能介绍47-53
• 4.2.1 初始化设置功能48-50
• 4.2.2 信号处理功能50-52
• 4.2.3 故障诊断功能52-53
• 4.3 实验验证53-58
• 4.3.1 实验装置53-54
• 4.3.2 内圈故障数据分析54-56
• 4.3.3 外圈故障数据分析56-57
• 4.3.4 滚动体故障数据分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 滚动轴承振声试验59-68
• 5.1 试验目的与设备59-60
• 5.2 数据说明60
• 5.3 试验数据分析60-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 全文内容总结68-69
• 6.2 后续研究展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：376424