基于振動(dòng)信號分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械是我們工業(yè)生產(chǎn)生活中一種非常重要的動(dòng)力裝置，它被廣泛的應(yīng)用于社會(huì)工業(yè)化發(fā)展的很多地方，例如：水利水電，石化，航空運(yùn)輸?shù)龋鼈兪钦麄€(gè)工業(yè)不可缺少的元素。但是隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的組成以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性越來越高，機(jī)械設(shè)備的可靠性降低以及它們的事故維修難度也變得越來越大。有些旋轉(zhuǎn)設(shè)備在工廠生產(chǎn)中扮演者很重要的角色，當(dāng)它發(fā)生故障的時(shí)候很有可能會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)更有甚者或是整個(gè)工廠停止運(yùn)營，給企業(yè)造成損失。因而旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷使我們這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)

2、的一個(gè)重要的研究課題。旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷可以掌握機(jī)器設(shè)備運(yùn)行狀況，監(jiān)測其整體或者局部是否正常工作，早期發(fā)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的故障并找到故障原因從而降低事故的發(fā)生率，減少維修費(fèi)用和維修時(shí)間，提高生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)間。
　　本文對遺傳算法的定義、基本描述和基本流程等基本理論以及遺傳算法的工程應(yīng)用做了詳細(xì)研究。提出運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行初始特征參數(shù)自組織再生成最優(yōu)特征參數(shù)的方法，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)理論定義分辨指數(shù)DI并將其作為遺傳算法中的適應(yīng)度函數(shù)來評估新

3、生成的最優(yōu)特征參數(shù)的優(yōu)劣，從而提高在滾動(dòng)軸承等零部件的故障診斷準(zhǔn)確率。
　　本課題主要以旋轉(zhuǎn)機(jī)械典型部件滾動(dòng)軸承和軸為例，首先對滾動(dòng)軸承的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)、主要故障形式和故障原因等進(jìn)行詳細(xì)介紹，并對滾動(dòng)軸承的振動(dòng)機(jī)理做了詳細(xì)研究，給出一些在滾動(dòng)軸承故障診斷方面常用到的特征參數(shù)。其次就是對旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要部件軸的不平衡故障的振動(dòng)機(jī)理、振動(dòng)特點(diǎn)以及常用參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究。通過這些學(xué)習(xí)與研究工作幫助了解滾動(dòng)軸承故障和軸不平衡故障的本質(zhì)與特點(diǎn)。

4、>　　本文依靠實(shí)驗(yàn)室的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和振動(dòng)信號采集于處理系統(tǒng)搭建了旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要部件滾動(dòng)軸承故障診斷和軸不平衡診斷的試驗(yàn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈損傷、外圈損傷、滾動(dòng)體損傷三種主要故障形式，并對這三種故障形式分別做實(shí)驗(yàn)采集滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號。對得到的振動(dòng)信號進(jìn)行預(yù)處理得到這三種故障的振動(dòng)波形。設(shè)計(jì)了三種負(fù)載下的軸不平衡故障試驗(yàn)，并分別通過實(shí)驗(yàn)采集軸不平衡的振動(dòng)波形圖，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理提供依據(jù)。
　　本文對于滾動(dòng)軸承首先運(yùn)

5、用初始特征參數(shù)識(shí)別法進(jìn)行診斷，得出滾動(dòng)軸承三種不同故障的特征參數(shù)識(shí)別指標(biāo)DI和識(shí)別概率DR，再運(yùn)用遺傳算法初始特征參數(shù)再生成法對滾動(dòng)軸承的初始特征參數(shù)自組織再生成新的最有特征參數(shù)，得到新的特征參數(shù)識(shí)別指標(biāo)DI和識(shí)別概率DR。驗(yàn)證本文所提出的方法的可行性與優(yōu)越性。該方法不僅可以運(yùn)用到滾動(dòng)軸承的故障診斷研究，還可以運(yùn)用到旋轉(zhuǎn)機(jī)械其它部件的故障診斷。對于軸不平衡的振動(dòng)信號數(shù)據(jù)處理，首先計(jì)算其初始特征參數(shù)，然后運(yùn)用無綱量統(tǒng)計(jì)特征值得到相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)