基于阶比峭度图的变转速下滚动轴承故障特征提取方法研究

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1、基于阶比峭度图的变转速下滚动轴承故障特征提取方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王莉指导教师：刘小峰副教授学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年四月ResearchonCOT-kurtogrambasedfaultfeaturesextractionforrollingelementbearingundervaryingspeedAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByWangL

2、iSupervisedbyAssociateProf.LiuXiaofengSpecialty:ME(MechanicalEngineeringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要滚动轴承作为旋转机械中的重要零部件，其工作状态直接关系到整个机械设备的性能，因此研究滚动轴承状态监测和故障诊断对保证设备安全运行、降低事故发生率具有非常重要的意义。变速下的滚动轴承振动信号包含丰富的状态信息，更能表征其故障特征，但是

3、转速随工况或负载的变化产生较大的波动，信号表现出非平稳性，所以能否有效地提取变速下的故障特征成为滚动轴承故障诊断的关键。在阶比分析和谱峭度理论的基础上，本文提出了基于阶比峭度图的滚动轴承故障特征提取方法，在低频干扰和强背景噪声影响下能准确地提取出故障特征，实现变速工况下滚动轴承故障的状态辨识。本文的具体研究内容介绍如下：本文首先概述了滚动轴承的结构、失效形式，并对振动机理、故障类型及故障特征频率进行了研究。在此理论基础上，重点研究了计算阶比跟踪技术，并在全面介绍谱峭度理论的基础上，对各种谱峭度算法进行深入分析和优缺点比较，进而融合计算阶比跟踪技术和基于FIR滤波器的谱

4、峭度理论的优点，提出了阶比峭度图算法。在滚动轴承的仿真和实测故障信号中对阶比峭度图算法进行验证，并与传统谱峭度算法进行对比分析，结果表明该方法能够显著提高变速工况下故障特征提取的准确性。并在滚动轴承混合故障信号中对该方法进验证，结果表明阶比峭度图算法可以有效地提取混合故障中的各个故障特征。以LabVIEW为软件平台，开发设计了虚拟式滚动轴承故障诊断测试系统，实现对滚动轴承振动信号的采集、处理、分析及保存，该测试系统具有一定的工程实用意义和推广应用价值。关键词：滚动轴承，变转速，阶比分析，谱峭度，阶比峭度图，故障诊断系统I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTRo

5、llingbearingisanimportantcomponentofrotatingmachinery,itsworkingstateisdirectlyrelatedtotheperformanceofthewholemechanicalsystem.Inordertoensurethesafeoperationofequipmentandreduceaccidents,itisveryimportanttocarryouttheresearchonconditionmonitoringandfaultdiagnosisofrollingbearing.Thes

6、peedofvibrationsignalproduceslargerfluctuationwiththechangeofworkingconditionsorload,vibrationsignalshowsnon-stationaryandcontainsabundantinformationwhichcancomprehensivereflectitsworkingcondition.Sotheaccurateandeffectiveextractionoffaultfeatureinformationhasbecomethekeytofaultdiagnosi

7、sofrollingbearings.Basedonorderanalysisalgorithmandspectralkurtosistheory,thepaperproposestheCOT-kurtogramalgorithmappliedtoextractfaultfeatureofrollingbearing.Themethodcanextractweakvibrationsignalsfromlowfrequencyinterferenceandstrongbackgroundnoiseundervariablespeedandrealiz