基于時間序列標(biāo)度分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究.pdf

1、機(jī)械故障診斷的關(guān)鍵問題是故障特征提取。機(jī)械故障信號通常具有強(qiáng)烈的非平穩(wěn)和非線性特征,本文在總結(jié)現(xiàn)有機(jī)械故障診斷方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)上的標(biāo)度分析方法來研究復(fù)雜機(jī)械故障信號的波動狀況,提出了基于時間序列標(biāo)度分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法。本文從一個新的角度來研究機(jī)械故障診斷問題,形成了具有學(xué)科交叉特色的機(jī)械故障診斷方法。本文的研究工作主要包括以下六個部分:
　　(1)受自然界大量存在的標(biāo)度曲線轉(zhuǎn)折現(xiàn)象的啟發(fā),本文將時間序列的

2、多標(biāo)度指數(shù)作為機(jī)械故障信號的故障特征,提出了基于時間序列多標(biāo)度指數(shù)特征的機(jī)械故障特征提取方法。利用齒輪箱和滾動軸承故障數(shù)據(jù)對該方法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明了該方法的有效性。
　　(2)針對原始序列標(biāo)度曲線的特征參數(shù)難以提取的問題,本文采用增量序列的波動特征來表達(dá)機(jī)械系統(tǒng)的動力學(xué)行為,提出了基于增量序列標(biāo)度特征的機(jī)械故障診斷方法。利用齒輪箱和滾動軸承故障數(shù)據(jù)對該方法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明了該方法的有效性。
　　(3)通過

3、分析從增量序列標(biāo)度曲線上提取的數(shù)據(jù)點(diǎn)在坐標(biāo)圖上的分布特征,本文發(fā)現(xiàn)故障狀態(tài)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以近似擬合為一條直線,而正常狀態(tài)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)則明顯地偏離這條直線。為了描述這種有趣的現(xiàn)象,提出了“故障線”的概念,隨后探討了“故障線”的成因。
　　(4)針對齒輪箱故障信號所具有的非平穩(wěn)和非線性特點(diǎn),本文提出了基于時間序列多重分形特征的齒輪箱故障特征提取方法。該方法采用MF-DFA計(jì)算齒輪箱故障信號的多重分形譜,然后利用從多重分形譜上提取的

4、特征參數(shù)對齒輪箱進(jìn)行故障診斷。利用齒輪箱故障數(shù)據(jù)對該方法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明了該方法的有效性。
　　(5)為了解決滾動軸承的故障類型和損傷程度難以識別的問題,本文提出了基于 MF-DFA和馬氏距離判別法的滾動軸承故障診斷方法。該方法利用MF-DFA計(jì)算軸承故障信號的多重分形譜,從多重分形譜上提取特征參數(shù),然后采用馬氏距離判別法對這些特征參數(shù)進(jìn)行分類。利用滾動軸承故障數(shù)據(jù)對該方法的性能進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果證明了該方法的有效性。