瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識方法及其旋轉(zhuǎn)機械故障診斷應(yīng)用研究.pdf

1、機械系統(tǒng)中軸承、齒輪等零部件出現(xiàn)剝落、裂紋等局部故障時，在運行時振動信號中出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分，而且隨著損傷程度的發(fā)展，其特征波形也會發(fā)生變化。振動信號中反映零部件局部故障的瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分提取是機械設(shè)備故障診斷的關(guān)鍵問題之一。本論文依托于“變工況下旋轉(zhuǎn)設(shè)備輕微局部故障的特征增強檢測與診斷方法研究”國家自然科學(xué)基金青年基金項目(批準號：50905121)和“基于瞬態(tài)振動特征辨識的軸承局部故障定量診斷研究”江蘇省自然科學(xué)基金項目(批準號：

2、BK2010225)，以旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備故障診斷為目標，以旋轉(zhuǎn)機械中滾動軸承和齒輪兩種典型零部件為對象，提出了瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識的沖擊響應(yīng)成分提取方法，并分別就有關(guān)問題進行了深入的理論研究和應(yīng)用研究。
　　 首先分析了軸承和齒輪在局部故障時振動信號的特點，并進行了軸承和齒輪在局部故障下的振動試驗和振動信號采集，保證理論研究工作都建立在試驗驗證的基礎(chǔ)上。試驗對象包括滾動軸承和齒輪這兩種典型旋轉(zhuǎn)機械零部件，其中滾動軸承包括圓柱滾子軸

3、承和深溝球軸承。
　　 根據(jù)旋轉(zhuǎn)機械零部件故障導(dǎo)致的瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分特點，在Laplace小波相關(guān)濾波法的基礎(chǔ)上，將原有的Laplace小波建模擴展為多種小波參數(shù)化建模，提出了基于最大相關(guān)系數(shù)準則的瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識方法。模型包括單瞬態(tài)成分模型和周期性多瞬態(tài)成分模型，因此方法除提取瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分的自身參數(shù)之外，還可提取反映故障類型或者故障位置的周期參數(shù)。對仿真信號以及軸承和齒輪實測振動信號的應(yīng)用驗證了該方法對軸承和齒輪故障

4、特征提取的有效性和適用性。
　　 針對變工況下機械設(shè)備故障診斷問題，提出基于最小二乘法的瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識方法。方法中，雙邊不對稱參數(shù)化建模，能用于分析多種機械零部件故障診斷分析；迭代提取瞬態(tài)成分，并運用Wigner—Ville分布表示在時頻平面上，既保證了較高的時頻聚集性，又避免了瞬態(tài)成分之間的交叉項。
　　 本文基于瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分建模與參數(shù)辨識方法研究，確定了兩種基于參數(shù)辨識的旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備關(guān)鍵部件在局部故障下的