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声发射技术在滚动轴承故障诊断中的应用

作　者: 张新明
导　师: 何永勇
学　校: 清华大学
专　业: 机械工程
关键词: 故障诊断 滚动轴承 声发射 小波变换
分类号: TH133.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 635次
引　用: 6次
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内容摘要


滚动轴承是应用最为广泛、也是最易损坏的机械设备关键零部件之一,其状态影响着整个设备的稳定运行。因此,滚动轴承的状态监测和故障诊断一直为大家所重视。而将声发射技术应用于滚动轴承的状态监测与故障诊断,是当前研究的一个热点。本文以声发射技术为手段,对基于声发射技术的滚动轴承状态监测与故障诊断进行了理论和实验研究,着重对滚动轴承点蚀故障的声发射诊断方法进行了详细研究。研究工作主要包括以下三个方面:1、滚动轴承声发射信号的参数分析。采用了振铃计数、均方根、信号幅度、峭度系数等典型声发射参数对不同工况下(不同载荷、转速、故障尺寸及传播途径)滚动轴承声发射的特征及传播特性进行了分析,得出了各参数对工况变化的反应趋势及敏感性。2、Morlet连续小波变换的参数选择。针对连续小波变换的尺度和基小波波形参数选择,提出基于遗传算法的优化选取方法,参数的优化选择有效提高了Morlet连续小波尺度谱对滚动轴承声发射信号分析的时频性能。3、滚动轴承声发射信号的波形分析。在连续小波变换参数优化选取的基础上,对不同工况下滚动轴承声发射信号进行时频分析,并结合希尔伯特谱分析,详细地分析了滚动轴承声发射的时频特性,提出了时频特征;另外,利用离散小波变换,进一步定量分析了信号时频分布。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 引言  8-22
  1.1 课题背景和意义  8
  1.2 文献综述  8-21
    1.2.1 滚动轴承故障诊断概述  8-9
    1.2.2 声发射技术及其在滚动轴承故障诊断中的应用概述  9-21
  1.3 论文结构安排  21-22
第二章 滚动轴承故障实验及信号初步分析  22-43
  2.1 滚动轴承故障实验台的设计  22-23
  2.2 信号采集系统的设计  23-25
    2.2.1 信号采集硬件系统  23-24
    2.2.2 信号采集软件系统  24-25
  2.3 实验方案设计  25-26
  2.4 实验信号初步分析  26-42
    2.4.1 滚动轴承故障特征频率  26-27
    2.4.2 外圈故障信号及其初步分析  27-37
    2.4.3 关于内圈故障信号的分析  37-42
  2.5 本章小结  42-43
第三章 滚动轴承声发射信号参数分析  43-57
  3.1 声发射信号的参数及定义  43-46
    3.1.1 计数  43-45
    3.1.2 能量  45
    3.1.3 幅度  45
    3.1.4 峭度  45-46
  3.2 参数分析法在轴承圈信号中的应用  46-52
    3.2.1 计数分析  46-48
    3.2.2 幅值分析  48-49
    3.2.3 RMS 值分析  49-51
    3.2.4 峭度值分析  51-52
    3.2.5 参数分析总结  52
  3.3 参数法在轴承声发射信号传播特性分析中的应用  52-56
    3.3.1 计数分析  52
    3.3.2 幅值分析  52-54
    3.3.3 RMS 值分析  54-55
    3.3.4 峭度值分析  55
    3.3.5 参数法分析声发射传播特性总结  55-56
  3.4 本章小结  56-57
第四章 滚动轴承声发射信号波形分析  57-92
  4.1 波形分析方法  57-61
    4.1.1 小波变换  57-59
    4.1.2 希尔伯特－黄变换  59-61
  4.2 滚动轴承声发射信号时频谱分析  61-84
    4.2.1 研究背景  61-62
    4.2.2 基本概念  62-63
    4.2.3 Morlet连续小波变换的参数优化  63-67
    4.2.4 时频谱在仿真发射信号中的应用  67-72
    4.2.5 时频谱在滚动轴承声发射信号中的应用  72-84
  4.3 离散小波变换在滚动轴承声发射信号中的应用  84-91
    4.3.1 离散小波变换结果分量的频段  84-85
    4.3.2 离散小波变换研究滚动轴承声发射单个冲击信号  85-87
    4.3.3 离散小波变换分析载荷变化  87-88
    4.3.4 离散小波变换分析转速变化  88-89
    4.3.5 离散小波变换分析故障尺寸变化  89-90
    4.3.6 离散小波变换分析声发射信号传播特性  90-91
  4.4 本章小结  91-92
第五章 总结  92-93
参考文献  93-98

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 转动机件 > 轴承 > 滚动轴承
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