基于LMD和灰色相似关联度的轴承故障诊断方法

针对轴承故障振动信号的非线性、非平稳特点及振动信号的强噪声背景,提出一种基于局部均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)和灰色相似关联度的轴承故障诊断方法。首先对信号进行局部均值分解,得到若干个PF(Product function,简称PF)分量,再选取包含主要故障信息的PF分量进一步分析,并提取特征向量,然后通过计算标准故障模式与待识别样本的灰色相似关联度对轴承故障类型进行判断。利用该方法对试验轴承故障振动信号进行了分析,结果表明,基于LMD和灰色相似关联度方法能够有效地识别轴承运行状态,实现对轴承的故障诊断。     

不平衡影响下外圈故障滚动轴承振动特征研究

在外圈具有单一缺陷滚动轴承二自由度动力学模型基础上,引入不平衡激励,建立不平衡影响下外圈具有单一缺陷的滚动轴承的动力学模型。通过数值计算,分析了不平衡对外圈具有单一局部故障滚动轴承振动特征的影响。结果表明,当不平衡载荷远小于径向载荷时,外圈缺陷轴承的振动特征变化不明显,其特征频率为滚动体通过外圈故障的振动频率及其倍频。当不平衡载荷逐渐增大至接近径向载荷时,轴承的振动出现了调制现象,其特征频率为轴的旋转频率、滚动体通过外圈的频率以及它们形成的边频。     

滚动轴承振动与噪声关系的灰分析

以灰色系统理论为基础，通过实验研究6201和6203轴承振动与噪声的灰色关联性。振动用加速度值描述，噪声指声压级。实验数据处理结果表明，轴承振动与噪声的关系不明显并具有很大的不确定性，有时轴承振动与噪声之间会出现系统性误差。因此，不宜用轴承的振动代替轴承的噪声，应单独研究轴承的噪声问题，制订轴承噪声标准和相应的工艺标准。     

应用斜率评估和控制轴承振动

本文从圆度测量时的斜率定义出发,推导出钢球、内圈和外圈的平均斜率与轴承径向振动速度值(安德鲁)的关系式,并提出了零件对振动的影响系数;建议在圆度仪中增设计算测量轮廓的径向二阶导均方根值r″的程序,并推导出钢球、内圈和外圈的r″与轴承径向振动加速度值(dB)的关系式。附表2个,参考文献2篇。     

基于DDAE-GRA的滚动轴承早期故障诊断

提出一种将深度降噪自编码(DDAE)和灰色关联度分析(GRA)相结合的滚动轴承早期故障诊断方法。使用DDAE提取轴承振动信号的特征,以正常样本特征作为灰色关联分析的参考序列,计算滚动轴承全寿命周期数据样本特征与正常样本特征的关联程度作为轴承性能退化的指标,绘制性能退化曲线并使用3σ阈值判定轴承早期失效时间。对辛辛那提大学轴承数据集外圈故障轴承的分析结果表明：DDAE-GRA模型识别的轴承故障发生在第533个样本,该样本包络谱中出现了明显的外圈故障特征频率及其倍频;DDAE-GRA模型比小波包分解-GRA,DDAE-FCM,DDAE-SVDD具备更好的鲁棒性,更适用于滚动轴承早期故障监测。     

降低圆锥滚子轴承、短圆柱滚子轴承振动值及噪声

通过提高滚子精度等级，改进内外圈工艺流程和提高装配质量，从而降低圆锥滚子轴承、短圆柱滚子轴承振动值及噪声。     

轴承振动过程的外圈固有频谱传递特征与影响机理

建立了轴承外圈对振动信号的传递函数模型,并用于研究外圈对轴承内部原始振动信号的调制作用及其产生的轴承振动能量和频率分布的变异。通过试验得出给定外圈振动信号的固有传递函数曲线,结果表明,通过对外圈传递函数的振动信号调制分析,有助于轴承频谱分析中振动频率成分的识别,还可以为轴承减振降噪及结构设计提供理论依据。     

基于相对小波能量与灰色相似关联度的转子系统故障诊断

针对转子系统故障时,其各频带能量分布与其故障状态之间存在映射关系,提出了基于相对小波能量与灰色相似关联度的转子系统故障诊断。采用小波分解法将轴承加速度振动信号分解为细节部分和近似部分的小波系数,这些小波系数分别对应不同频带信号,利用得到的小波系数计算相对小波能量。由于灰色相似关联度分析对小样本模式识别具有良好的分类效果,以能量分布为元素构造特征矢量,通过计算不同状态下轴承振动信号的灰色相似关联度来判断故障类型。结果表明,该方法有效应用于转子系统故障诊断。     

滚动轴承径向游隙的研究与优化

滚动轴承径向游隙直接影响轴承疲劳寿命。通过经验公式整理、试验数据总结等方法,旨在找到径向游隙的优化方法。分析结果显示,轴承内、外圈的过盈配合,轴承内、外圈的温差,材料线膨胀率,工作载荷,表面粗糙度都对轴承径向游隙有重要影响。通过径向游隙的优化计算,保证了轴承处于最佳工作状态。     

四点接触球轴承内外圈沟道圆度误差对旋转精度的影响

以四点接触球轴承为研究对象,针对四点接触球轴承旋转精度开展研究,提出了同时考虑轴承内圈和外圈圆度误差的轴承旋转精度数值计算方法。以轴承径向跳动量描述轴承的旋转精度,根据四点接触球轴承的结构特点及运动关系,构建了轴承径向跳动的数学模型,并基于Matlab编写程序进行仿真计算。结果表明,内圈沟道谐波阶次不变时,轴承的旋转精度会随着谐波幅值的增大而降低;当内圈谐波阶次为3即内圈沟道廓形为三棱圆时,轴承径向跳动最小,轴承旋转精度最高;当外圈圆度误差谐波次数与钢球的个数存在整倍关系时,外圈的径向跳动最大,当外圈圆度误差谐波次数是钢球个数一半的奇数倍时,外圈径向跳动的值最小。     

圆柱滚子轴承旋转精度数值计算及试验研究

针对圆柱滚子轴承旋转精度,提出了轴承外圈径向跳动数值计算方法,并对外圈滚道形状误差进行了试验研究。根据轴承元件运动及几何关系,建立了轴承外圈径向跳动数值计算模型,分析了外圈滚道圆度误差幅值、圆度误差阶次、滚子个数以及径向游隙对轴承旋转精度的影响规律,并验证了模型的正确性。分析结果表明,外圈滚道圆度误差幅值对轴承旋转精度影响较大;当轴承外圈圆度误差阶次与滚子个数满足特定关系时,轴承旋转精度显著降低;对于外圈滚道圆度误差波形变化较剧烈的圆柱滚子轴承,滚子个数对其旋转精度影响较大。对轴承外圈滚道圆度误差试验研究结果表明,外圈滚道圆度误差服从正态分布;轴承外圈滚道圆度误差幅值随圆度误差阶次呈指数曲线变化;获得了外圈径向跳动与外圈滚道谐波分布参数的函数关系式,可用于外圈径向跳动的预测。     

径向游隙对圆柱滚子轴承径向刚度的影响

通过Palmgren公式推导出轴承内外圈相对径向位移与径向游隙的关系,得出圆柱滚子轴承在不同径向游隙下径向刚度的计算方法,并分析了径向游隙对轴承径向刚度的影响。结果表明:随着径向游隙在一定范围内减小,滚子所受载荷分布更加均匀,承载滚子数量变多,滚子最大载荷减小,由径向载荷引起的内外圈相对径向位移减小,轴承径向刚度增加。     

基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断

提出了一种基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断方法。该方法综合利用了Hermitian小波和包络谱分析技术的优点,首先对轴承故障振动信号进行Hermitian连续小波变换,得到小波分解的实部和虚部,然后计算振动信号的多尺度包络谱。对齿轮箱轴承故障振动信号的分析表明,该方法在强噪声环境下能有效识别轴承内圈故障和外圈故障。     

基于双树复小波变换的轴承故障诊断研究

提出了一种基于双树复小波变换解调技术的轴承故障诊断新方法。该方法利用双树复小波变换具有近似平移不变性、避免频率混叠和有效降噪的优点,首先对轴承故障振动信号进行双树复小波分解和重构,将振动信号分解成实部和虚部,然后计算振动信号的双树复小波幅值包络和包络谱。齿轮箱轴承故障振动实验信号的分析表明,该方法能在强噪声环境下准确提取轴承故障产生的周期性瞬态冲击信号,能有效消除频率混叠现象和强噪声的影响,能有效识别轴承内圈和外圈故障。     

中介轴承故障动力学建模与振动特征分析

中介轴承是航空发动机转子的关键支承部件之一,工作转速高,润滑条件差,易发生故障。基于动力学模型的故障机理研究可以为中介轴承故障诊断提供依据。以Gupta圆柱滚子轴承复杂动力学建模方法为基础,考虑外圈的运动建立了中介轴承动力学模型,通过试验对模型进行验证。在此基础上,分别考虑滚道表面形貌和轴承间隙的变化,建立中介轴承磨损故障动力学模型;针对中介轴承滚道表面剥落等局部损伤故障,考虑滚动体通过损伤区域时趋近量和接触载荷方向的改变,建立中介轴承局部损伤故障动力学模型。利用所建故障动力学模型对不同磨损状态下中介轴承外圈径向振动响应进行研究。研究表明,出现磨损后,振动响应频率中出现若干随机成分;对于局部损伤和磨损的复合故障,随着磨损加剧,振动幅值随之增大,随机成分所占比重增加,损伤的故障特征不明显。     

外圈波纹度对圆柱滚子轴承动态特性影响的研究

引入外圈波纹度,分析滚子与滚道之间的相互作用关系,获得滚子与套圈之间作用力和力矩,并以牛顿-欧拉方程为基础,建立圆柱滚子轴承系统动力学模型,并采用变步长龙格-库塔进行数值求解,分析了外圈波纹度对轴承动态特性的影响。结果表明,外圈波纹度波数与滚子个数相等或成倍数时轴承系统会产生强烈振动,保持架旋转频率处的振动幅值随波数增加而增大,且随着波纹度最大幅值的增大,轴承系统产生剧烈振动,振动幅值也随之增大,这为轴承设计和噪声分析提供了理论依据。     

球轴承径向振动频谱的计算机模拟

介绍了角接触球轴承零件表面圆度的谐振值对轴承径向振动的影响。利用球轴承外圈运动的非线性方程，在对圆形偏差仅做一阶展开的情况下，得出了振动方程的分析结果,并对轴承振动的径向加速度频谱进行了计算机模拟，模拟显示与实测结果取得了比较好的一致性。     

基于自适应匹配追踪算法的齿轮箱轴承故障特征提取

为提高对齿轮箱轴承内外圈在传动振动过程中故障的诊断能力,采用自适应匹配追踪算法建立了故障诊断模型,并展开了仿真分析.研究结果表明:轴承外圈故障仿真信号呈周期性波动.轴承外圈的通过频率及其倍频呈现逐步衰减;轴承外圈故障仿真加噪信号被淹没在噪声中.通过SAMP算法对轴承外圈故障仿真加噪信号的处理,能够看出信号呈周期性波动.轴承内圈的通过频率和倍频以及边频带呈现逐步衰减,从SAMP算法重构轴承内圈仿真加噪信号时域波形图中看出,轴承内圈故障仿真加噪信号不呈周期性波动,而经过SAMP算法处理的轴承内圈故障仿真信号则呈周期性波动.     

圆柱滚子轴承径向跳动的仿真分析

根据拟静力学条件下轴承零件的几何协调关系和受力平衡方程,建立了圆柱滚子轴承径向跳动的数学仿真模型,并采用Nowton-Raphson法进行求解,分析了外圈滚道圆度误差幅值、谐波阶次及径向载荷、转速等工况条件对轴承径向跳动的影响规律。结果表明:随轴承外圈滚道圆度误差幅值和外圈转速的增大,圆柱滚子轴承径向跳动值增大;随外圈滚道谐波阶次增大,径向跳动值呈周期性变化;随径向载荷增大,径向跳动值减小。     

基于倒双谱分析的轴承故障诊断研究

将常规的双谱分析与倒谱技术相结合,提出了基于倒双谱的齿轮箱故障诊断方法。首先对齿轮箱振动信号进行双谱分析,以消除噪声的影响,再计算双谱的倒谱,对信号进行倒双谱分析,可有效提高信噪比,提取轴承的故障特征。齿轮箱轴承内外圈故障振动试验信号的研究结果表明,倒双谱分析能有效地诊断轴承的故障。