基于循环统计量技术的微小型轴承振动故障分析与寿命试验系统开发

• 作 者: 吴军彪
• 机 构: 浙江大学
• 出 处: 浙江大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 滚动轴承 振动噪声 故障诊断 循环统计量 特征提取 寿命试验

本文的研究工作是结合企业博士后工作站的需要而开展的。轴承振动与噪声是考核轴承质量的一个综合性重要指标，研究轴承振动机理及故障轴承振动信号特征对于轴承生产厂家控制产品质量、判断产品故障具有重要的意义。此外，开发轴承模拟寿命试验系统对于轴承生产厂家验证产品质量、判断产品可靠性具有重要的现实意义。本文研究内容包括以下四部分：
第一部分研究内容主要分布在论文第二章，主要研究轴承振动分析与诊断。将轴承振动分为弹性振动、强迫振动与自激振动等三种主要形式。研究轴承振动的产生原因，包括轴承结构引起的振动噪声、装配制造引起的振动噪声和刚度非线性引起的振动噪声。研究了轴承各种振动评价指标及其适用场合，给出了轴承零件固有频率计算方法，给出了轴承零件故障特征频率计算方法，这些计算方法建立了振动信号功率谱密度分析的基础。通过分析说明故障滚动轴承振动信号具有周期脉冲特征与幅值调制特征，最后介绍各种轴承故障诊断方法。
第二部分研究内容主要分布在论文第三章，主要研究循环平稳信号性质及其调制解调分析。滚动轴承对称或近似对称的物理结构和旋转工作方式将导致其振动信号具有循环平稳特征，给出循环平稳信号概念并研究循环平稳信号特征，重点研究低阶循环统计量性质，通过理论分析与计算机仿真证明：循环均值具有比功率谱分析更好的抑制噪声能力，循环自相关函数则可以实现调制信号解调，并且同时具有包络解调与功率谱密度分析两者的特点。
第三部分研究内容主要分布在论文第四章，主要研究轴承故障特征及其识别。介绍滚动轴承常见的主要故障形式，建立故障滚动轴承的振动信号特征模型，对内外圈沟道故障特征识别方法进行研究，利用计算机数值仿真技术证明了循环相关函数对于典型轴承故障特征提取与识别的有效性。介绍实验方案与装置，通过实验研究，对理论研究成果及实现方案进行验证。最后，还研究了由于轴承安装不当所造成的转子不平衡和不对中问题。
第四部分研究内容主要分布在论文第五章，主要研究轴承寿命试验系统，介绍轴承寿命试验概念，研究轴承寿命试验系统与测试控制系统，介绍博士后工作期间开发的“轴承防尘性能试验系统”、“涨紧轮轴承模拟寿命试验系统”、“发电机轴承模拟寿命试验系统”和“轴承音检自动计时上料控制系统”等科研项目。