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分形理论应用于齿轮箱滚动轴承故障诊断的研究

杨皓  
【摘要】: 机械设备系统的状态监测和故障诊断问题在现代化生产中越来越受到重视,它具有很大的社会效应和经济效应。近几年来,许多国内外的学者对此进行了大量研究,提出了故障诊断的新方法、新技术,把分形理论应用于机械系统故障诊断领域,是近年来国内外学术界的一个新动向。运用分形理论,不仅可以定性,而且可以定量地分析系统的运行状态,从而实现对机械系统的故障诊断。 滚动轴承是齿轮箱中最常见的零部件,它的运行状况直接影响到齿轮箱甚至整台机器的功能。本文在分析滚动轴承振动机理的基础上,总结了滚动轴承的典型故障类型,详细介绍了齿轮箱滚动轴承振动信号分析与故障诊断的方法,提出了对齿轮箱滚动轴承进行简易诊断的基础上再进行精密诊断的方法。 基于分形理论,提出了网格维数的二进分形计算方法,编制网格维数的计算程序。对标准正弦信号和余弦信号进行计算,获得了较为准确的结果。然后提出了采用短时分形维数为参量函数的分形滤波方法,对Weierstrass函数进行了分形滤波,结果表明分形滤波具有降噪和保持时域信号的双重优点。 基于不同采样周期的振动信号的网格维数,建立了根据维数距离识别系统故障的分形诊断方法,该方法在模拟算例中获得了良好的识别结果。论文以JZQ250型齿轮箱为研究对象,介绍了信号采集的实验装置和实验模型,并简述了测点的布置与选择,对常见的滚动轴承进行了分形诊断,在时域上得到了较为准确的诊断结果。 分形诊断要求外界条件少,只要在时域内诊断即可达到诊断目的,有良好的通用性和较为准确地实现系统状态的判断。


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