基于Walsh变换的滚动轴承典型故障诊断方法研究

【摘要】： 旋转设备是石油石化、轻工业和交通运输等领域应用极为广泛的大型重要设备。而滚动轴承则是旋转机械中最常用,也是最容易损坏的零部件之一。据统计,约有30%的旋转设备故障是由于滚动轴承的损坏造成的,由此可见,滚动轴承的运行状态是否正常往往直接影响到整台机器的性能,所以研究滚动轴承的故障诊断技术具有很现实的意义。在滚动轴承的故障诊断中,最重要、最关键的,同时也是最困难的问题之一就是信号故障特征的提取,它关系到故障诊断的准确性和早期故障预报的可靠性。 本文通过阅读大量的文献资料,在对滚动轴承振动检测及故障诊断技术的现状和发展趋势有了比较全面了解的基础上,提出了一种基于沃尔什变换的滚动轴承典型故障诊断方法,该方法能准确的提取滚动轴承的故障特征。 本文主要研究了两个方面的内容:首先通过与传统频域分析方法,即傅里叶功率谱的仿真比较研究,证实沃尔什功率谱在处理正弦信号、含噪信号和突变信号方面具有优势。沃尔什功率谱在微弱信号提取中的敏感性优于傅里叶功率谱,噪声信号对沃尔什功率谱的影响较小,其抗噪能力强于傅里叶功率谱。沃尔什功率谱在处理突变信号方面强于傅里叶功率谱。其次将沃尔什功率谱及傅里叶功率谱应用于滚动轴承滚动体、内圈和外圈三种故障振动数据和无故障振动数据,结果表明,沃尔什功率谱在识别滚动轴承故障信号方面比傅里叶功率谱更有效,特征频率和特征信号明显,优势凸显。从而证实了基于沃尔什变换的故障诊断方法,更能准确的提取故障振动信号的故障特征,为滚动轴承故障提供了一种新的诊断方法。