基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的齒輪箱故障診斷方法研究.pdf

1、齒輪箱是機(jī)械設(shè)備動(dòng)力傳輸中必不可少的部件，齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)直接影響機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)。為了保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行，對(duì)齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和壽命預(yù)測(cè)具有重要意義。
　　振動(dòng)信號(hào)分析是齒輪箱故障診斷關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有效的從振動(dòng)信號(hào)中提取故障特征是故障診斷的關(guān)鍵。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)是一種非線性信號(hào)分析方法，已經(jīng)在機(jī)械故障診斷方面取得很好的效果。本文以齒輪箱為研究對(duì)象，對(duì)基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的齒輪箱故障類(lèi)型、模式識(shí)別和壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究，主要工作和研究成果如下

2、：
　　(1)研究了齒輪箱中常見(jiàn)的機(jī)械零件齒輪和軸承的振動(dòng)信號(hào)故障診斷機(jī)理，并對(duì)這兩個(gè)部件常見(jiàn)故障進(jìn)行分析。
　　(2)分析不同尺度的不同結(jié)構(gòu)元素濾波產(chǎn)生影響，比較了形態(tài)學(xué)濾波與傳統(tǒng)濾波方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)自適應(yīng)多尺度復(fù)合形態(tài)濾波方法在用信號(hào)的極值點(diǎn)來(lái)選取結(jié)構(gòu)元素尺度標(biāo)準(zhǔn)存在不足，提出了限定閾值的自適應(yīng)多尺度形態(tài)濾波方法，對(duì)齒輪振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，通過(guò)支持向量機(jī)對(duì)齒輪故障進(jìn)行分類(lèi)，最后通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的有效性。

3、
　　(3)研究了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)單重分形故障診斷方法，驗(yàn)證了單重分形維數(shù)對(duì)齒輪單一故障的識(shí)別能力。同時(shí)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)多重分形維數(shù)對(duì)齒輪復(fù)合故障進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了形態(tài)學(xué)多重分形維數(shù)能很好地對(duì)齒輪箱復(fù)合故障診斷，由于多重分形維數(shù)存在空間波動(dòng)，對(duì)同一信號(hào)不同時(shí)期狀態(tài)不能識(shí)別而提出了信號(hào)的高維分形故障診斷方法此方法是基于多重分形提出的，把形態(tài)學(xué)分形維數(shù)從“線”到“面”的擴(kuò)展。采用微分的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庠韺?duì)信號(hào)進(jìn)行升維，實(shí)現(xiàn)了高維信號(hào)的分形維數(shù)的

4、故障診斷。同時(shí)用齒輪箱軸承全壽命周期信號(hào)對(duì)高維分形維數(shù)故障診斷方法進(jìn)行了驗(yàn)證，該方法有效的提高了多重分形的故障識(shí)別能力很好的區(qū)分故障狀態(tài)、判斷故障類(lèi)型。
　　(4)對(duì)齒輪箱進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)測(cè)能很好了解其運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命，從而可以對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的故障進(jìn)行處理，以延長(zhǎng)使用壽命。采用廣義數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分形譜參數(shù)提取特征量。該方法以數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分形為理論基礎(chǔ)，定義數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分形譜以及分形譜參數(shù)。分形譜參數(shù)能定量反映滾動(dòng)軸承的性能退化程，分別