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

1、機(jī)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(shí)，在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)信號(hào)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(huì)發(fā)生變化。振動(dòng)信號(hào)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(jī)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(qiáng)檢測(cè)與診斷方法研究”國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：50905121)和“基于瞬態(tài)振動(dòng)特征辨識(shí)的軸承局部故障定量診斷研究”江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：

2、BK2010225)，以旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障診斷為目標(biāo)，以旋轉(zhuǎn)機(jī)械中滾動(dòng)軸承和齒輪兩種典型零部件為對(duì)象，提出了瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識(shí)的沖擊響應(yīng)成分提取方法，并分別就有關(guān)問題進(jìn)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(shí)振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，并進(jìn)行了軸承和齒輪在局部故障下的振動(dòng)試驗(yàn)和振動(dòng)信號(hào)采集，保證理論研究工作都建立在試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。試驗(yàn)對(duì)象包括滾動(dòng)軸承和齒輪這兩種典型旋轉(zhuǎn)機(jī)械零部件，其中滾動(dòng)軸承包括圓柱滾子軸

3、承和深溝球軸承。
　　 根據(jù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械零部件故障導(dǎo)致的瞬態(tài)沖擊響應(yīng)成分特點(diǎn)，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(kuò)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(zhǔn)則的瞬態(tài)成分建模與參數(shù)辨識(shí)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(duì)仿真信號(hào)以及軸承和齒輪實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)的應(yīng)用驗(yàn)證了該方法對(duì)軸承和齒輪故障

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