转子-滚动轴承耦合系统的滚动轴承故障分析与智能诊断.doc

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1、中图分类号:V231.96；O322论文编号102870711-0015学科分类号:082304硕士学位论文转子-滚动轴承耦合系统的滚动轴承故障分析与智能诊断研究生姓名乔保栋学科、专业载运工具运用工程研究方向航空器运行监测与故障诊断指导教师陈果教授南京航空航天大学研究生院民航学院　二О一一年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofCivilAviationDynamicAnalysisandIntelligentD

2、iagnosisofBearingFaultsinRotor-BallBearingCouplingSystemAThesisinVehicleOperationEngineeringEngineeringbyQiaoBaodongAdvisedbyProf.ChenGuoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2011承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工

3、作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要滚动轴承是航空发动机重要的支承部件，它的运行状态是否正常直接影响到整台发动机的精度、

4、可靠性及寿命等。因此，深入研究滚动轴承故障机理和振动特性，准确诊断轴承故障具有重要意义。本文以真实的转子-滚动轴承试验台为研究对象，建立了含轴承故障的转子-滚动轴承耦合动力学模型，研究轴承故障机理，提取了轴承故障特征，并提出了一种滚动轴承故障诊断新方法。具体研究内容如下：第一、本文以真实试验台为原型，建立了转子-滚动轴承模型，该模型将转子考虑为两端无约束的等截面自由欧拉梁模型，并对滚动轴承常见故障进行了详细建模，考虑了滚动轴承的非线性接触力，最后运用模态截断法，将系统偏微分方程转化为常微分方程组，并运用新型显式数值积分

5、方法获取转子-轴承系统的响应。同时对真实试验台进行了模态实验分析，相同参数条件下，实验模态与计算模态基本一致，验证了模型的正确有效性；仿真分析了滚动轴承内、外圈和滚珠故障时振动信号，分析结果与理论结果一致。第二、基于小波变换、包络解调及盲源分离技术，研究了基于独立分量分析的滚动轴承振动信号降噪方法，通过实测信号验证，表明了基于ICA降噪方法能有效地提高监测信号的信噪比。第三、提取滚动轴承振动信号中4个无量纲的时域参数和频域中小波包络特征参数，运用数据挖掘平台Weka软件，借助Weka平台的C4.5决策树提取了滚动轴承故

6、障知识规则，并对规则加以解释，最后应用该知识规则诊断从试验器上模拟的大量轴承数据，诊断结果表明了该知识规则具有较高的正确性和实用性。第四、建立基于LabVIEW的滚动轴承数据采集系统和智能诊断系统，利用数据挖掘平台Weka软件获取的滚动轴承故障知识规则对滚动轴承进行了智能诊断。关键词：滚动轴承；小波变换；盲源分析；Weka；C4.5决策树；LabVIEW57南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTBallbearingisthemostimportantsupportingpartinaircraftengines

7、.Anditsoperatingstationisoftenadirectimpactontheaccuracy,reliabilityandlongevityofthewholemachine.Therefore,itissignificanttofurtherstudyonrollingbearingfaultmechanismandthevibrationcharacteristics,accuratediagnosisbearingfaults.Basedontheactualrotor-bearingtest

8、device,therotor-ballbearingcouplingdynamicsmodelcontainingball-bearingfaultsisestablishedinthispaper,whichcanbeusedtoresearchthebearingfaultmechanism,thenextracttheba