基于零空间追踪和S变换时域边际谱的齿轮箱故障诊断

发布时间：2017-04-06 14:44

  本文关键词：基于零空间追踪和S变换时域边际谱的齿轮箱故障诊断，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械设备故障诊断作为监测机械系统工作状态，保障机械设备正常运行的关键技术一直受到广泛关注。而齿轮箱作为整个机械系统的动力传递装置，其运行状态的好坏直接关系到整个机械系统的健康运转。因此齿轮箱故障诊断技术具有十分重要的工程价值。 本文主要通过振动信号的处理来对齿轮箱故障诊断进行研究。零空间追踪算法是近几年出现的基于算子的信号分解方法，，在分解非平稳信号和消噪方面有很好的效果。提出了基于S变换的时域边际谱，并结合零空间追踪算法对齿轮箱进行故障诊断，取得了很好的效果。 本文首先叙述了齿轮箱故障诊断的研究与发展现状以及主要的故障诊断技术，然后介绍了齿轮箱的故障机理、主要故障类型、信号特征和常用的信号处理方法。接着详细阐述了零空间追踪算法的理论基础和计算过程，通过与EMD的仿真对比以及对加入噪声的调制信号的处理说明了NSP分解方法在分解信号、处理非平稳信号及消噪方面上的优越性。通过对轴承信号的分析循序渐进的提出基于S变换的时域边际谱，能够识别微弱冲击，对处理微弱故障信号有很好的效果。然后又提出了基于零空间追踪算法和S变换时域边际谱的齿轮箱故障诊断方法，通过对齿轮箱齿面磨损、保持架故障、滚动体故障、外圈磨损故障的诊断以及故障分类结果表明该方法能够很好的体现不同故障工况下的时频变化，并找到它们不同于正常工况的特征频率，符合故障频率理论值，成功的诊断出故障类型。尤其是滚动体故障的成功诊断进一步说明该方法对于诊断微弱故障是十分有效的。
【关键词】：齿轮箱 故障诊断 零空间追踪 S变换 时域边际谱
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 故障诊断研究与发展概况8-12
• 1.3 齿轮箱故障诊断研究与发展概况12-15
• 1.4 零空间追踪算法研究与发展现状15
• 1.5 本文主要工作安排15-17
• 2 齿轮箱故障机理及振动分析17-28
• 2.1 齿轮振动分析及常见故障17-19
• 2.1.1 齿轮振动分析17-18
• 2.1.2 齿轮常见故障18-19
• 2.2 滚动轴承振动分析及常见故障19-20
• 2.2.1 滚动轴承振动分析19
• 2.2.2 滚动轴承常见故障19-20
• 2.3 齿轮箱故障信号特征20-22
• 2.3.1 齿轮故障信号特征20-21
• 2.3.2 滚动轴承故障信号特征21-22
• 2.4 齿轮箱信号处理方法概述22-27
• 2.4.1 信号的时域分析方法22-24
• 2.4.2 信号的频域分析方法24-25
• 2.4.3 信号的时频分析方法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 零空间追踪算法研究28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 信号分解方法介绍28-31
• 3.3 零空间追踪算法31-35
• 3.3.1 零空间追踪算法相关概念31-32
• 3.3.2 零空间追踪算法具体过程32-35
• 3.4 零空间追踪算法的仿真35-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 S 变换及其时域边际谱43-55
• 4.1 S 变换理论43
• 4.2 S 变换的实际应用示例43-47
• 4.3 S 变换时域边际谱47-50
• 4.4 基于零空间追踪算法和 S 变换时域边际谱的故障诊断方法50-53
• 4.5 本章小结53-55
• 5 齿轮箱故障诊断实验及数据处理55-77
• 5.1 齿轮箱故障诊断实验55-60
• 5.1.1 齿轮箱传动系统总体结构55
• 5.1.2 齿轮箱故障设置55-58
• 5.1.3 齿轮箱传感器布置和数据采集58
• 5.1.4 齿轮箱齿轮和滚动轴承参数58-60
• 5.2 基于 NSP 和 S 变换时域边际谱的实验振动信号处理60-76
• 5.2.1 正常工况信号分析60-64
• 5.2.2 齿面磨损故障信号分析64-66
• 5.2.3 保持架故障信号分析66-68
• 5.2.4 滚动体故障信号分析68-70
• 5.2.5 外圈故障信号分析70-73
• 5.2.6 基于极限学习机的故障分类73-76
• 5.3 本章小结76-77
• 6 总结与展望77-78
• 6.1 本文的主要研究内容77
• 6.2 今后研究工作展望77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

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本文编号：289030