机械装备连接松动故障特征提取方法的研究

发布时间：2017-06-28 03:17

  本文关键词：机械装备连接松动故障特征提取方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：连接结构广泛存在于机械设备之中,连接是否可靠直接关系到整个装备能否安全运转。机械装备大多长期工作在复杂的振动环境之中,尽管用了种种防松措施,连接松动还是难以彻底避免。因此,研究振动环境中连接松动故障的诊断有重要的意义。本文以螺纹连接构成的机械系统为研究对象,进行了仿真和实验相结合的研究,针对该系统的预紧、临界、松动3种状态,采用简化的方法建立了具有松动的螺纹连接结构的简化动力学模型,然后通过数值方法得到了该系统在振动环境中的响应；通过自主搭建螺纹连接结构实验平台和测试系统,并采集得到相应的振动信号,并把基于小波分析的松动故障特征提取方法应用到实验信号的分析上。本文采用基于信号特征提取的方法,通过MATLAB软件编制相应的程序以及自带的小波GUI工具箱对信号进行处理。 本文主要完成了以下几个方面的工作： 1、分析了连接松动的发展过程,并将连接状态分为接触、临界、松动等三种,根据连接松动故障的发展机理,建立了螺纹连接结构简化动力学模型。 2、阐述了松动故障特征提取的原理,分析了含有松动故障信号的特点,结合小波分析的优点,提出了三种基于小波分析的松动故障特征的提取方法。 3、对简化的动力学模型进行数值求解,找出了区分连接状态的方法,即：用小波能量谱和计算无量纲峭度指标的方法来区分连接模型的不同状态。 4、自主搭建实验平台并进行了实验,将小波分析方法应用到实验信号的分析中发现基于一维离散小波的时域分析方法、基于小波密度谱估计的分析方法、小波能量法以及基于小波回归估计的分析方法在松动故障特征提取上均有不同程度的有效性。
【关键词】：连接松动 特征提取 小波分析 小波包能量 峭度指标
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景及意义11
• 1.2 国内外在松动故障特征提取方面的研究现状11-13
• 1.3 机械装备连接松动故障诊断的关键问题13-15
• 1.3.1 连接松动故障的特征提取13-14
• 1.3.2 连接松动故障的研究方法14-15
• 1.4 课题的主要研究工作15-16
• 1.5 本文的结构安排16-17
• 第二章 故障特征提取相关理论17-31
• 2.1 基于振动信号的故障特征提取17
• 2.2 信号特征提取方法17-24
• 2.2.1 时域分析18-19
• 2.2.2 频域分析19-20
• 2.2.3 小波(包)分析20-24
• 2.3 机械装备连接松动故障特征提取方法24-30
• 2.3.1 基于小波变换的时域特征提取24-25
• 2.3.2 基于小波分解的能量特征提取25-28
• 2.3.3 基于小波包自回归谱的特征提取28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 连接松动故障的仿真研究31-43
• 3.1 机械装备连接松动故障31-32
• 3.2 振动环境中连接结构松动故障的仿真研究32-42
• 3.2.1 机械装备连接松动故障动力学模型的建立32-34
• 3.2.2 微分方程的MATLAB求解34-35
• 3.2.3 松动故障特征提取35-41
• 3.2.4 结论41-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 振动环境中连接松动故障的实验研究43-66
• 4.1 螺纹连接状态测试实验设计及硬件配置43-46
• 4.1.1 实验激振系统44
• 4.1.2 振动测试系统44-46
• 4.2 实验参数设置及信号采集46-50
• 4.3 故障特征提取50-65
• 4.3.1 实验信号预处理50-52
• 4.3.2 基于小波(包)分解的松动故障特征提取52-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-69
• 5.1 工作总结66-67
• 5.2 今后工作的展望67-69
• 参考文献69-71
• 附录71-74
• 读硕士学位期间发表的论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：492332