基于故障特征頻率的階比分析及其在滾動(dòng)軸承故障診斷中的應(yīng)用.pdf

1、滾動(dòng)軸承由于具有效率高、摩擦阻力小、裝配方便、潤(rùn)滑容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn),在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用,是機(jī)械設(shè)備,特別是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心組成部件。但滾動(dòng)軸承工作環(huán)境惡劣,負(fù)載變化復(fù)雜,所以故障率較高。因此,研究滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù),對(duì)于保障機(jī)械設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
　　滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷有兩個(gè)主要特點(diǎn):一是滾動(dòng)軸承經(jīng)常處于負(fù)載和轉(zhuǎn)速變化的工況下,產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)通常是非平穩(wěn)信號(hào);二是滾動(dòng)軸承故障信號(hào)調(diào)制頻

2、率較多,難以提取和識(shí)別。本文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目“大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)研究”(項(xiàng)目編號(hào):2009AA04Z414)和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“多尺度線調(diào)頻基稀疏信號(hào)分解方法及其在機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用研究”(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào):50875078)資助下,研究了非平穩(wěn)轉(zhuǎn)速下滾動(dòng)軸承的故障診斷方法,根據(jù)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)和故障信號(hào)特點(diǎn),研究了基于故障特征頻率的階比分析方法,并將其應(yīng)用于變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承的故障診斷。本

3、文的主要研究工作有
　　(1)介紹了滾動(dòng)軸承故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況和目前主要采用的方法,重點(diǎn)介紹了階比跟蹤算法。
　　(2)介紹了包絡(luò)解調(diào)、基于多尺度線調(diào)頻基的稀疏信號(hào)分解方法和階比分析方法等信號(hào)處理方法,并將這些方法有機(jī)結(jié)合,針對(duì)滾動(dòng)軸承故障信號(hào)特點(diǎn),提出了基于故障特征頻率的階比分析方法。
　　(3)針對(duì)滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)的包絡(luò)集中攜帶了故障信息這一特點(diǎn),提出了基于故障特征頻率的包絡(luò)階次譜方法。該方法可以有效地提取

4、出故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)中的故障特征頻率,利用該故障特征頻率可將包絡(luò)信號(hào)平穩(wěn)化,再進(jìn)行FFT變換得到包絡(luò)譜,可有效診斷變轉(zhuǎn)速工況下的滾動(dòng)軸承故障。
　　(4)針對(duì)變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承故障振動(dòng)信號(hào)的包絡(luò)中包含了故障特征頻率的一簇諧波這一特點(diǎn),提出了基于故障特征頻率的滾動(dòng)軸承分量信號(hào)階比分析方法。該方法可以有效地提取出故障振動(dòng)信號(hào)包絡(luò)中的故障特征頻率及其諧波成分,利用故障特征頻率對(duì)分量信號(hào)和進(jìn)行階比分析,可有效診斷變轉(zhuǎn)速工況下的滾動(dòng)軸承故障

5、,且這一診斷方法抗噪性強(qiáng),分量信號(hào)識(shí)別效果好。
　　(5)針對(duì)滾動(dòng)軸承出現(xiàn)故障時(shí),其產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性、非高斯性和非平穩(wěn)性特征等特點(diǎn),提出了一種基于故障特征頻率的階比雙譜方法,并將其應(yīng)用于變轉(zhuǎn)速工況下的滾動(dòng)軸承故障診斷。該方法能有效提取變轉(zhuǎn)速工況下滾動(dòng)軸承的故障特征頻率,突出故障特征。
　　本文根據(jù)滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)和故障信號(hào)特點(diǎn),研究提出了基于故障特征頻率的階比分析方法,并在此基礎(chǔ)上,針對(duì)滾動(dòng)軸承故障信號(hào)的具