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基于小波理论和循环统计量分析的滚动轴承故障诊断

作　者: 陈明霞
导　师: 李雅梅
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 循环统计量小波理论滚动轴承特征提取故障诊断
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

滚动轴承是旋转设备中最为常用且关键的器件，其能否正常工作直接影响整个机械设备，甚至生产线的运行状态和职工的安全等等。因此，研究轴承的诊断技术，有利于避免事故的发生以及维修体制的变革，具有非常重要的理论价值和实际意义。由滚动轴承自身结构的对称性，以及旋转（往复）的运行方式，使得当其发生损伤时引起的冲击调制现象，导致振动信号呈现循环平稳的特性，从而本文深入地研究了基于循环统计量分析的滚动轴承的振动信号的特征提取的方法。主要内容有：1）详细讨论了循环统计量理论，以及它们地解调性能。通过对Hilbert变换包络解调和CAF解调性能的比较，得出CAF对于滚动轴承振动信号具有更好的分析效果，并且通过计算循环频率等于故障特征频率时的CAF，简化计算，然后对其取模、FFT变换能够提取特征信息。2）旋转机械的早期损伤会引起非常微弱的冲击调制，往往淹没在强大噪声信息当中，应用小波理论来对早期微弱信息进行强化，也就是强化早期信号的微弱的循环平稳的特性，也为继续对信号做循环谱分析做好充足准备。3）最后，通过多个试验研究，对轴承不同类型的故障，分别做了功率谱、包络谱和循环谱分析，对比分析结果，验证理论研究成果地正确性及有效性。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1.绪论  10-15
  1.1 滚动轴承故障诊断的目的及意义  10
  1.2 滚动轴承故障诊断的研究现状与未来发展趋势  10-11
  1.3 滚动轴承故障诊断的流程  11-12
  1.4 Matlab 软件平台及其 Simulink 开发环境的介绍  12-13
  1.5 主要研究内容以及论文的结构安排  13-15
2.基于振动分析的滚动轴承故障  15-19
  2.1 滚动轴承的固有振动频率  15-16
  2.2 滚动轴承的结构以及特征频率  16-17
  2.3 滚动轴承故障类型与损伤形式  17-18
  2.4 滚动轴承故障时振动信号特征  18-19
3.循环平稳信号分析  19-32
  3.1 一阶循环统计量理论  19-21
    3.1.1 信号的循环统计量  19-20
    3.1.2 一阶循环统计量——循环均值  20-21
  3.2 二阶循环统计量  21-24
    3.2.1 循环自相关函数  21-24
  3.3 仿真信号的解调分析  24-31
    3.3.1 基于二阶循环统计量的仿真信号解调分析  24-25
    3.3.2 循环谱密度函数  25-27
    3.3.3 循环自相关解调与 Hilbert 包络解调的对比  27-29
    3.3.4 循环谱相关分析的特点  29-31
  3.4 小结  31-32
4.基于小波理论的非平稳信号预处理  32-59
  4.1 小波变换的基本理论  32-35
    4.1.1 小波变换的定义  32-33
    4.1.2 连续小波变换的性质  33
    4.1.3 离散小波变换  33-35
  4.2 小波阈值去噪法  35-38
    4.2.1 小波消噪的基本过程  35-36
    4.2.2 软、硬阈值去噪法原理  36-37
    4.2.3 降噪阈值的选取  37-38
  4.3 基于小波阈值消噪和循环谱分析的试验分析  38-50
    4.3.1 试验对象  38-39
    4.3.2 试验设备  39-40
    4.3.3 试验数据分析  40-50
  4.4 基于小波预处理强化早期故障特征的试验研究  50-59
    4.4.1 内圈早期故障  50-53
    4.4.2 外圈早期故障  53-56
    4.4.3 滚动体早期故障  56-59
5.结论  59-60
  5.1 总结  59
  5.2 展望  59-60
参考文献  60-62
作者简历  62-64
学位论文数据集  64-65

基于小波理论和循环统计量分析的滚动轴承故障诊断

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