基于小波分析的滾動(dòng)軸承故障診斷方法的研究及應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái),機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了較大的發(fā)展,在國(guó)民生產(chǎn)中起到了重大的作用.本文在總結(jié)和汲取他人研究成果的基礎(chǔ)上,引入小波分析方法,從滾動(dòng)軸承外部振動(dòng)信號(hào)中獲取故障特征信息,有效地實(shí)現(xiàn)了滾動(dòng)軸承的故障診斷.首先,從滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā),討論了滾動(dòng)軸承的固有振動(dòng),承載時(shí)由于滾動(dòng)體、內(nèi)外圈剛度非線性和裝配原因引起的振動(dòng)以及軸承各種異常情況下振動(dòng)的特點(diǎn).分析了應(yīng)用共振解調(diào)原理,利用軸承外表面振動(dòng)信號(hào)對(duì)機(jī)器進(jìn)行不解體故障診斷是

2、可行的.建立了滾動(dòng)軸承各組成元件有損傷點(diǎn)時(shí)振動(dòng)信號(hào)的理論模型,并分析了各種故障振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn),為滾動(dòng)軸承振動(dòng)故障診斷提供了理論依據(jù).然后,分析對(duì)比了振動(dòng)信號(hào)的一般處理方法,包括預(yù)處理和二次處理的方法.這里,主要對(duì)二次處理的方法作了詳細(xì)的介紹,包括時(shí)域信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征,頻域分析的傅立葉變換和短時(shí)傅立葉變換.針對(duì)滾動(dòng)軸承系統(tǒng)的非線性和外表面振動(dòng)信號(hào)的非平穩(wěn)特性,引入小波分析方法.簡(jiǎn)要介紹了小波分析的原理和滿(mǎn)足條件,對(duì)連續(xù)小波變換、離散小波變換

3、、小波包分析分別作了具體介紹并配有仿真應(yīng)用來(lái)說(shuō)明它們各自的特點(diǎn)、使用場(chǎng)合及應(yīng)用于故障診斷時(shí)的有效性.還介紹了幾種常用的基本小波及其各自的特點(diǎn),因?yàn)樾〔ㄗ儞Q不同于其它常用的信號(hào)變換就在于它的基函數(shù)是可變的,可以根據(jù)分析對(duì)象的特點(diǎn)選擇最適合的基本小波函數(shù).接著,根據(jù)滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)的理論模型,構(gòu)造出了外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體上有單個(gè)損傷點(diǎn)時(shí)的仿真信號(hào),用小波包變換的方法對(duì)其進(jìn)行特征提取,進(jìn)而作出狀態(tài)診斷,得到了正確的結(jié)果.最后應(yīng)用小波分析對(duì)兩個(gè)實(shí)

4、測(cè)的滾動(dòng)軸承振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了分析.一個(gè)是齒輪減速箱低速軸近電機(jī)端的軸承,對(duì)比了同一軸承無(wú)故障和內(nèi)圈有損傷點(diǎn)時(shí)振動(dòng)信號(hào)的離散小波變換分解系數(shù)得出內(nèi)圈有損傷點(diǎn)時(shí),振動(dòng)信號(hào)的高頻細(xì)節(jié)分量的能量明顯增大并且呈正態(tài)分布的結(jié)論,應(yīng)用小波包診斷方法分離出了內(nèi)圈工作頻率,得出了該軸承內(nèi)圈故障的結(jié)論.另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是齒輪減速箱高速軸近電機(jī)端的軸承,用小波包診斷方法得到該軸承外圈故障的特征頻率,確定該軸承為外圈故障.對(duì)比了該軸承外圈早期故障和晚期故障的振動(dòng)信