齿轮和滚动轴承的状态监测与故障诊断

西北工业大学硕士学位论文齿轮和滚动轴承的状态监测与故障诊断姓名：陈进申请学位级别：硕士专业：航空宇航推进理论与工程指导教师：廖明夫20060301齿轮和滚动轴承的状态监测与故障诊断作者：陈进学位授予单位：西北工业大学参考文献(42条)1.徐小力.梁福平.许宝杰.韩秋实.王为真旋转机械状态监测及预测技术的发展与研究[期刊论文]-北京机械工业学院学报(综合版)1999(4)2.廖伯瑜机械故障诊断基础19953.王江萍机械设备故障诊断技术及应用20044.李国华.张永忠机械故障诊断19995.屈梁生.何正嘉机械故障诊断学19866.徐章遂.章立清.王希武故障信息诊断原理及应用20007.王宏禹非平稳随机信号分析与处理19998.王新晴齿轮箱不解体诊断技术研究[学位论文]博士19989.刘仲川.张志伟.陈宝佳齿轮故障诊断润滑油在线监测199510.DBentlyPredictivemaintenancethroughthemonitoringanddiagnosticsofrollingelementbearings198911.GDalplaz.ARivola.RRubiniEffectivenessandsensitivityofvibrationprocessingtechniquesforlocalfaultdetectioningears2000(03)12.虞和济.韩庆大.原培新振动诊断的工程应用199213.张安华机电设备状态监测与故障诊断技术199514.RBRandallANewMethodofModellingGearFaults198215.DBrie.MTomaczak.HOehlmannGearcrackdetectionbyadaptiveamplitudeandphasedemodulation1997(01)16.JMa.CJLiGeardefectdetectionthroughmodel-basedwidebanddemodulationofvibrations1996(05)17.JAltmann.JMathewMultipleband-passautoregressivedemodulationforrolling-elementbearingfaultdiagnosis2001(05)18.RBRandall.JAntoni.SChobsaardTherelationshipbetweenspectralcorrelationandenvelopeanalysisinthediagnosticsofbearingfaultsandothercyclostaionarymachinesignals2001(05)19.JoelleCourrechEnvelopeanalysisforeffectiverollingelementfaultdetection-factorfiction2000(01)20.QiZhuge.YongxiangLu.ShichaoYangNon-stationarymodellingofvibrationsignalsformonitoringtheconditionofmachinery1990(05)21.张贤达.包铮非平稳信号分析与处理199822.WJStaszewski.KWorden.GRTomlinsonTime-FrequencyanalysisingearboxfaultdetectionusingtheWigner-Villedistributionandpatternrecognition1997(05)23.Joon-HyunLee.JKimDevelopmentofenhancedWigner-Villedistributionfunction2001(02)24.CWLee.YSHanThedirectionalWignerdistributionanditsapplications1998(04)25.WJStaszewski.GRTomlinsonApplicationofthewavelettransformtofaultdetectioninaspurgear1994(03)26.PhilippeRavier.Pierre-OlivierAmblardWaveletpacketsandde-noisingbasedonhigher-order-statisticsfortransientdetection200127.胡广书数字信号处理200228.虞和济故障诊断的基本原理198929.秦树人齿轮传动系统检测与诊断技术199930.孟涛齿轮与滚动轴承故障的振动分析与诊断[学位论文]博士200331.李辉流动轴承和齿轮振动信号分析与故障诊断方法[学位论文]硕士200132.袁和会.魏玉玮.刘志英滚动轴承工作表面失效分析33.吴今迈设备诊断实例199734.孟涛.廖明夫齿轮故障诊断中的单齿分析技术[期刊论文]-航空动力学报2003(3)35.余红英.闫宏伟.潘宏侠齿轮振动信号分解及其在故障诊断中的应用[期刊论文]-振动测试与诊断2005(2)36.PDMcFadden.MMToozhyApplicationofsynchronousaveragingtovibrationmonitoringofrollingelementbearing2000(06)37.孟涛.廖明夫.李辉齿轮故障诊断的时延相关解调法[期刊论文]-航空动力学报2003(1)38.刘红星.林京.屈梁生.李振武信号时域平均处理中的若干问题探讨[期刊论文]-振动工程学报1997(4)39.卢文祥.杜润生工程测试与信息处理199840.丁康.李巍华.朱小勇齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术200541.廖明夫转子动力学基础200342.何正嘉.訾艳阳.孟庆丰机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用2001相似文献(10条)1.期刊论文张华良.秦捷.严雄飞.ZhangHualiang.QingJie.YanXiongfei齿轮-滚动轴承智能故障诊断测试系统研究-机械传动2008,32(6)在小波分析和模糊聚类分析的基础上,结合虚拟仪器技术,研发了齿轮一滚动轴承智能故障诊断测试系统,该系统不仅能对齿轮一滚动轴承传动系统进行故障诊断,而且还能对齿轮、轴承进行质量分级,具有较好的应用价值.2.学位论文孟涛齿轮与滚动轴承故障的振动分析与诊断2003振动分析是进行齿轮和滚动轴承的状态监测与故障诊断的重要手段.该文旨在研究适于齿轮和滚动轴承的振动信号处理方法.为此,分别建造了齿轮、滚动轴承故障诊断实验装置,模拟了9种齿轮故障、18种滚动轴承故障对所建立的故障诊断方法进行了验证和校核.齿轮振动信号中常常含有大量噪声.为了有效地提取故障特征信息,该文建立了周期分段技术,即单齿分析技术.它将振动平均信号等距分段(所分段数与被监测齿轮齿数相等),然后对分段信号进行频谱分析等.比较各段信号的异同以揭示故障齿的确切位置.实验分析结果表明,该方法对齿轮的表面局部损伤故障的早期诊断和断齿故障早期诊断十分有效,可以准确地辨别出有故障齿的位置,为齿轮故障诊断提供了一种有效手段.齿轮和滚动轴承故障振动信号均呈现调制特征.因此,对测得的振动信号进行解调是齿轮和滚动轴承故障诊断的关键.常用包络解调技术对此类信号进行分析,但易受噪声影响,使得齿轮或滚动轴承的故障特征难以凸显.该文从研究相关函数的特性入手,经理论证明,发现自相关函数并不改变调制信号的调制特征,但具有显著的降噪特点.由此建立了时延相关解调方法,用于诊断齿轮和滚动轴承故障.这一方法的实现步骤是首先对测得的振动信号进行自相关分析,再对自相关函数进行时延,然后对时延后的自相关函数进行Hilbert变换解调.实验分析结果证实了时延相关解调技术是一种良好的降噪解调技术.并初步总结出了利用时延相关解调法识别滚动轴承不同故障类型的诊断特征.另外,论述了常用的时频分析方法:Wigner-Ville分布与小波变换.在齿轮故障诊断中,Wigner-Ville分布不但可以判断局部故障的有无,且可监测局部故障的发展趋势.而在滚动轴承故障诊断中,Wigner-Ville分布难以判断故障的有无.Wigner-Ville分布计算时间长,不适于齿轮与滚动轴承的实时诊断.利用小波变换方法,分别对故障齿轮和滚动轴承的实测振动信号进行了分析、研究.结果表明:连续小波变换(CWT)可以诊断齿轮局部故障,但是其计算耗时,不宜用于实时诊断;离散小波变换(DWT)可以诊断滚动轴承故障,且可分辨轴承内环故障、外环故障及滚珠故障.但利用时延相关解调技术比使用DWT分析滚动轴承故障更为有效,且物理解释明确.文中还针对转速、测点位置、故障分布(位置)、负载等因素对频谱分析、包络分析、时延相关解调等方法的诊断效果进行了大量的实验研究.结果表明,时延相关解调谱比包络谱受噪声影响小,能较好地凸显微弱故障信息.3.期刊论文张淑清.陈白.张立国.ZHANGShu-qing.CHENBai.ZHANGLi-guo小波分析算法研究及在齿轮与滚动轴承故障诊断中应用-传感技术学报2007,20(5)分析了齿轮与滚动轴承故障振动信号的特征,利用小波变换的分解和重构算法,有效地提取出齿轮与滚动轴承故障特征信号,得到实验结果.通过比较频谱分析和小波分析的特点,有效地证明了小波分析在微弱故障信号提取中的优势.4.会议论文王大莲简化弹流润滑膜厚公式在齿轮、滚动轴承润滑中的应用19895.学位论文毕果基于循环平稳的滚动轴承及齿轮微弱故障特征提取应用研究2007旋转机械结构复杂，对运转条件要求较高，滚动轴承和齿轮部件的任何轻微故障都有可能改变其自身的运转状态，进而牵连到其它部件，引发一系列连锁反应，导致设备性能下降，甚至产生并发故障。如何提取滚动轴承和齿轮的微弱故障特征，揭示其早期、微弱、潜在故障及其发生、发展和转移，是设备状态监测和故障诊断面临的巨大挑战。旋转机械在运转过程中，尤其是在故障状态下，其物理参数具有周期时变的特点，呈现循环平稳特征。从故障的物理本质入手，洞悉故障产生机理，是识别微弱故障特征的关键。因此，本课题以滚动轴承和齿轮中的循环平稳现象为研究对象，针对滚动轴承和齿轮的运转特点，建立各自的循环平稳模型，分析其振动信号的循环平稳特征，结合循环统计量理论以及相关的数学分析方法，研究其早期故障的物理本质，从而客观、有效的识别微弱故障特征。本文将循环统计量和循环平稳分析作为主要研究工具，以滚动轴承和齿轮振动信号为研究对象，通过对实际对象特征的分析，寻求具有针对性的循环平稳分析方法，以达到微弱故障信号特征识别的目的。研究内容如下：从理论分析与工程应用的角度出发，简要阐述了本文的选题背景和研究意义。对循环统计量理论及其谱估计方法、旋转机械循环平稳信号分析的国内外研究现状、研究进展与发展趋势进行了较为全面地阐述。在简要讨论循环平稳现象和循环统计量基本概念的基础上，探讨了二阶循环统计量的定义、实质及基本性质，研究了循环谱估计算法，以经典谱估计理论为基础，对循环周期图的平均和平滑进行了重点讨论，给出了各自的定义、离散表述和具体实现步骤。研究了齿轮振动信号和滚动轴承点蚀故障振动信号的循环平稳模型及其循环平稳机理。针对调幅、调频共存的混合调制齿轮振动信号模型，理论推导其二阶循环平稳特征的数学表达，给出其谱相关密度函数特征的几何分布规律。详细描述了考虑滚道和滚珠之间微小滑动的滚动轴承点蚀故障振动信号模型，对其进行二阶循环平稳的理论推导，得到模型谱相关密度函数的数学表达式，根据该理论结果总结了滚动轴承不同类型点蚀故障的循环平稳特征。着重研究了循环平稳度分析、谱相关密度单切片分析、谱相关密度组合切片分析以及谱相关密度累积能量因子等分析方法和监测手段。在研究齿轮振动信号循环平稳特征的基础上，本文提出了针对调制特征，尤其是齿轮调制特征的基于Hilbert变换的谱相关密度单切片分析。该方法利用齿轮基础调制频率处的谱相关密度切片，解调得到反映齿轮调