滚动轴承微小故障的细化包络分析方法研究

论文摘要

近年来,机械设备故障诊断技术无论在国内还是国外都得到了较大的发展,在国民生产中越来越起到举足轻重的作用。滚动轴承是旋转机械设备中的重要零件之一,它的运行状态往往直接影响到与之相关联的轴以及安装在轴上的齿轮及至整台设备的性能,其缺陷通常会使设备产生异常的振动和噪声,严重时会引起设备的损坏、生产的停止以及重大机械事故。因此,开展滚动轴承的状态检测和故障诊断,尤其是滚动轴承早期微小故障的诊断有很大的必要性。本文首先阐述了当前故障诊断和轴承故障诊断基本情况,接着分析总结了滚动轴承典型故障产生的机理、常见失效形式和监测诊断方法,然后详细讨论了振动信号处理的一般方法,以及功率谱、包络解调和希尔伯特变换的基本原理,最后以滚动轴承6202为研究对象,通过DBV I型数字化轴承振动测量仪测得滚动轴承早期故障振动信号,根据滚动轴承缺陷信号的特点,融合了小波变换、Hilbert变换、包络谱细化分析等特点,提出了先将采集的轴承振动信号进行小波变换滤波重构,并经希尔伯特变换得到包络信号,最后把包络谱进行细化分析得到振动频谱图,依据该频谱图判别轴承故障的方法,该方法完成了整个诊断过程,有效地实现了滚动轴承的故障诊断,通过实验可以证明该方法是行之有效的。本文成功实现滚动轴承典型故障的诊断工作,为保证滚动轴承在旋转机械中正常使用提供了有力依据,为机械故障的判定、诊断提供了一种思路和方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义和任务
• 1.1.1 故障诊断的意义
• 1.1.2 滚动轴承故障诊断的意义
• 1.1.3 滚动轴承故障诊断的基本任务
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内滚动轴承故障诊断技术发展状况
• 1.2.3 滚动轴承故障诊断技术的发展历程
• 1.3 课题主要研究内容
• 第2章 滚动轴承及其故障诊断技术
• 2.1 滚动轴承及其失效形式
• 2.1.1 滚动轴承的基本结构
• 2.1.2 滚动轴承失效的产生机理
• 2.1.3 滚动轴承失效的主要形式
• 2.2 滚动轴承的常用故障诊断方法
• 2.3 滚动轴承振动信号的特征
• 2.3.1 滚动轴承的固有振动频率
• 2.3.2 滚动轴承的故障特征频率
• 2.4 本章小结
• 第3章 滚动轴承传统故障特征提取方法
• 3.1 振动信号的时域统计分析方法
• 3.1.1 有量纲参数指标
• 3.1.2 无量纲参数指标
• 3.2 信号的相关分析
• 3.3 傅里叶变换
• 3.4 功率谱分析
• 3.5 小波分析
• 3.6 倒频谱分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 细化包络分析方法研究
• 4.1 包络解调的基本原理
• 4.2 小波包变换滤波原理
• 4.3 希尔伯特（Hilbert）变换检波原理
• 4.4 包络分析技术
• 4.4.1 包络分析算法
• 4.4.2 ZOOM-FFT 法
• 4.5 本章小结
• 第5章 滚动轴承故障诊断的实验验证
• 5.1 实验器材简介
• 5.2 实验结果分析
• 5.2.1 滚动轴承外圈故障分析
• 5.2.2 滚动轴承内圈故障分析
• 5.2.3 滚动轴承滚动体故障分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果