基于循环平稳的滑动轴承故障诊断方法研究

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1、基于循环平稳的滑动轴承故障诊断方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：陈杨指导教师：柏林教授专业：机械工程领域学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月ResearchOnDiagnosisMethodforSlidingBearingBasedonCyclostationarityAnalysisAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeofEngineeringByYangChenSup

2、ervisedbyProf.BoLinSpecialty:MechantronicalEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要滑动轴承由于其运行平稳、转速高、抗冲击与载荷能力强的优点，在化工、冶金、钢铁、航空工业等领域有广泛的应用。开展滑动轴承故障诊断研究对确保设备稳定运行、减少甚至避免重大安全事故具有重要意义。本文对滑动轴承故障诊断方法进行研究，主要内容如下：首先介绍了由一个椭圆轴心轨迹向

3、量至一对正反进动圆向量的分解方法，然后介绍传统循环平稳分析理论中的一阶循环统计量即循环均值和二阶循环统计量即循环自相关函数。传统的循环平稳分析方法只通过单通道信号来研究机械的振动状况，忽略了转子不同方向的振动信号之间存在的相互联系，因此本文在传统循环平稳理论的基础上提出了正交双通道复信号的定向循环均值(DCM)和定向循环自相关函数(DCR)，并研究了由定向循环均值提取滤波轴心轨迹的方法。针对定向循环均值和定向循环自相关函数无法应用于旋转机械在开机和停机的问题，本文研究了将传统阶比跟踪技术与本文提出的定向循环平稳技术相结合方法，扩大了定向循环平稳分析理论的应

4、用范围。最终以本文所提出的信号处理方法对模拟仿真信号进行分析得到了预期的效果。油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承最容易发生的故障之一，为了更加深刻认识其发生发展过程，本文借助INV1612型多功能柔性转子实验系统成功进行了油膜涡动和油膜振荡实验，对实验过程中转子的位移振动信号和滑动轴承座的加速度振动信号的分析结果表明，定向循环均值和定向循环自相关函数均能明显地识别出系统故障特征，而且定向循环自相关函数具有时频分析功能，实验表明本文的振动信号分析方法具有实用价值。以LabVIEW为软件平台，同时结合NI公司的数据采集硬件平台，开发了滑动轴承转子测试与诊断系统，该系

5、统具备数据采集、储存、分析与回放的功能。关键词：滑动轴承，油膜涡动，油膜振荡，循环平稳，故障诊断I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTDuetotheadvantagesofhighspeed,stability,impactresistanceandstrongloadcapacity,itiswidelyusedininchemical,metallurgy,ironandsteel,aerospaceindustry.Carryingoutthefaultdiagnosisofslidingbearingisveryimportantfore

6、nsuringthestabilityoperation,reducingandavoidingaccidents.Themainworkdoneinthispaperisasfollows:Firstthemethodthatdecomposesaellipsevectorintoapairofcirclevectorisintroduced.Thenthetraditionalfirstorderstatistics(cyclicmean)andsecondorderstatistic（cycliccorrelation）areintroduced.T

7、hetraditionalcyclostationaritymethoddealwiththerotationalmachinethroughonlyonesignalchannelwhichmeanthattheinterrelationofsignalsindifferentdirectionsisneglected.Toovercometheweaknessthispaperdesignedanewmethodcalleddirectionalcyclicmeananddirectionalcycliccorrelationbasedoncyclos

8、tationarityandtheprocedureofdrawi