齒輪與滾動軸承故障的振動分析與診斷.pdf

1、振動分析是進(jìn)行齒輪和滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的重要手段.該文旨在研究適于齒輪和滾動軸承的振動信號處理方法.為此,分別建造了齒輪、滾動軸承故障診斷實驗裝置,模擬了9種齒輪故障、18種滾動軸承故障對所建立的故障診斷方法進(jìn)行了驗證和校核.齒輪振動信號中常常含有大量噪聲.為了有效地提取故障特征信息,該文建立了周期分段技術(shù),即單齒分析技術(shù).它將振動平均信號等距分段(所分段數(shù)與被監(jiān)測齒輪齒數(shù)相等),然后對分段信號進(jìn)行頻譜分析等.比較各段信號的異

2、同以揭示故障齒的確切位置.實驗分析結(jié)果表明,該方法對齒輪的表面局部損傷故障的早期診斷和斷齒故障早期診斷十分有效,可以準(zhǔn)確地辨別出有故障齒的位置,為齒輪故障診斷提供了一種有效手段.齒輪和滾動軸承故障振動信號均呈現(xiàn)調(diào)制特征.因此,對測得的振動信號進(jìn)行解調(diào)是齒輪和滾動軸承故障診斷的關(guān)鍵.常用包絡(luò)解調(diào)技術(shù)對此類信號進(jìn)行分析,但易受噪聲影響,使得齒輪或滾動軸承的故障特征難以凸顯.該文從研究相關(guān)函數(shù)的特性入手,經(jīng)理論證明,發(fā)現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)并不改變調(diào)制

3、信號的調(diào)制特征,但具有顯著的降噪特點.由此建立了時延相關(guān)解調(diào)方法,用于診斷齒輪和滾動軸承故障.這一方法的實現(xiàn)步驟是首先對測得的振動信號進(jìn)行自相關(guān)分析,再對自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行時延,然后對時延后的自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行Hilbert變換解調(diào).實驗分析結(jié)果證實了時延相關(guān)解調(diào)技術(shù)是一種良好的降噪解調(diào)技術(shù).并初步總結(jié)出了利用時延相關(guān)解調(diào)法識別滾動軸承不同故障類型的診斷特征.另外,論述了常用的時頻分析方法:Wigner-Ville分布與小波變換.在齒輪故障診斷

4、中,Wigner-Ville分布不但可以判斷局部故障的有無,且可監(jiān)測局部故障的發(fā)展趨勢.而在滾動軸承故障診斷中,Wigner-Ville分布難以判斷故障的有無.Wigner-Ville分布計算時間長,不適于齒輪與滾動軸承的實時診斷.利用小波變換方法,分別對故障齒輪和滾動軸承的實測振動信號進(jìn)行了分析、研究.結(jié)果表明:連續(xù)小波變換(CWT)可以診斷齒輪局部故障,但是其計算耗時,不宜用于實時診斷;離散小波變換(DWT)可以診斷滾動軸承故障,且