旋转机械早期故障特征提取的时频分析方法研究

发布时间：2024-03-08 02:08

　　旋转机械设备运行时,其振动信号一般是非常复杂的,各种振动因素综合起来,得到的机械系统的振动信号必然是非平稳非线性的多分量信号,不同的非平稳特性也预示着不同的机械故障形式。目前,时频分析技术在机械故障特征提取中取得了广泛的应用,但如何更准确地提取信号中的早期(微弱)故障特征仍然是该学科研究的热点和难点。在此背景下,深入研究了旋转机械及其早期故障的基本特点、多分辨分析技术、Hilbert-Huang变换、多分辨EMD方法、时频域平均技术、循环平稳理论以及基于局域均值分解的时频分析方法等信号分析处理技术,对旋转机械故障信号的消噪、解调、特征放大技术、时频表示等特征提取技术进行了深入的研究。 首先对目前常用的时频分析工具进行了回顾和比较,对时频分析方法的发展历程及研究现状进行了简要介绍,对旋转机械的早期故障信号的特点和常用诊断方法进行了分析。 旋转机械的振动信号由于具有循环平稳的特点,因此将其变换到平稳的循环域对信号进行平均处理能较好的提取特征信号而滤除干扰。频域平均不但能较好的分辨信号中的多个周期成分,实现设备的多故障检测,而且能使得信号的早期(或微弱)故障信号的能量被加强,特征更突出。提出...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.1齿轮传动副Fig.2.1Gearstransmission

轮啮合运转时，参与啮合的齿数由一对变成两对，又由两对变成一齿啮合交替变化，对齿轮施加一个周期性的冲击，从而形成齿轮啮情况下，啮合频率及谐频成分的关系可由下式表示∑==+MmmmmmXtAmf0()cos(2πφ)(2ZNfnm=60(2齿轮的啮合频率；n=1,2,3,…,....

图2.2齿轮啮合物理模型

k(t)——啮合刚度；M——当量质量，M=(m1m2)/m1+m2；F(t)——外界激励。F(t)为动载荷，在润滑状态良好，且齿面粗糙度低的情况下，齿面摩对啮合振动的影响较小，常可忽略。于是式（2.9）可表示为()()()()12Mx+Cx+ktx=ktE+ktEt....

图2.3齿轮频谱上边频带的形成Fig.2.3Appearanceofspectrumwithlinesonbothsides

幅值调制是由于齿面载荷波动、齿轮加工误差或齿轮出现故障等因素值的影响而造成的。在齿轮振动信号中，啮合频率成分通常为载波成分旋转频率成分通常是调制波成分。因此，由式（2.4）得Y(t)X(t)D(t)KE=∑中，XK(t)为载波信号，由齿轮啮合频率fm及其高次谐波构成；DE(....

图3.5模态混叠现象实例Fig.3.5Theexampleofmodemixing

∈∪+∈=)[0,400)(450,1000]502sin(sin(2)[400,450]201)502sin(()ttttttπππ可看出，EMD分解结果存在明显的模态混叠现象，一、二都同时存在，彼此交叠在一个分量中。这主要是由于时存在显著变化引起的。另一方面的不足，主要表现....

本文编号：3921851