基于小波分析的滾動軸承故障診斷方法的研究及應(yīng)用.pdf

1、近年來,機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)在國內(nèi)外得到了較大的發(fā)展,在國民生產(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,從滾動軸承外部振動信號中獲取故障特征信息,有效地實現(xiàn)了滾動軸承的故障診斷.首先,從滾動軸承振動信號的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā),討論了滾動軸承的固有振動,承載時由于滾動體、內(nèi)外圈剛度非線性和裝配原因引起的振動以及軸承各種異常情況下振動的特點.分析了應(yīng)用共振解調(diào)原理,利用軸承外表面振動信號對機(jī)器進(jìn)行不解體故障診斷是

2、可行的.建立了滾動軸承各組成元件有損傷點時振動信號的理論模型,并分析了各種故障振動信號的特點,為滾動軸承振動故障診斷提供了理論依據(jù).然后,分析對比了振動信號的一般處理方法,包括預(yù)處理和二次處理的方法.這里,主要對二次處理的方法作了詳細(xì)的介紹,包括時域信號的統(tǒng)計特征,頻域分析的傅立葉變換和短時傅立葉變換.針對滾動軸承系統(tǒng)的非線性和外表面振動信號的非平穩(wěn)特性,引入小波分析方法.簡要介紹了小波分析的原理和滿足條件,對連續(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)用來說明它們各自的特點、使用場合及應(yīng)用于故障診斷時的有效性.還介紹了幾種常用的基本小波及其各自的特點,因為小波變換不同于其它常用的信號變換就在于它的基函數(shù)是可變的,可以根據(jù)分析對象的特點選擇最適合的基本小波函數(shù).接著,根據(jù)滾動軸承故障振動的理論模型,構(gòu)造出了外圈、內(nèi)圈、滾動體上有單個損傷點時的仿真信號,用小波包變換的方法對其進(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)用小波分析對兩個實

4、測的滾動軸承振動信號進(jìn)行了分析.一個是齒輪減速箱低速軸近電機(jī)端的軸承,對比了同一軸承無故障和內(nèi)圈有損傷點時振動信號的離散小波變換分解系數(shù)得出內(nèi)圈有損傷點時,振動信號的高頻細(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.另一個應(yīng)用實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.對比了該軸承外圈早期故障和晚期故障的振動信