重载货运列车滚动轴承故障振动信号分析(2)

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3.3.1 通过信号的阈值降噪 28

3.3.2 信号的故障特征提取 28

4 设计方案及实验结果 30

5 致谢 34

6 参考文献 35

1 绪论

1.1 国内外的研究现状

1.2 滚动轴承故障诊断的发展方向

1.3 传统方法所存在的不足及缺陷

当滚动轴承发生故障时，会引起轴承的振动，并改变时域参数。时域参数监测只能判断轴承是否有故障，而不是轴承故障的位置。功率谱分析方法可用于故障或故障诊断的滚动轴承故障特征，但它不适合用于轴承损坏的故障信号的特征提取。故障对局部损伤造成的冲击和振动的持续时间很短，而覆盖的带宽是比较大的，低频振动能量的特点是弱。值得注意的是，在一定的频率范围内，功率谱分析的信号必须在特定频带内的能量较为集中。

包络分析方法通常用于提取轴承局部损坏的故障特征，但基于傅立叶的包络分析法变换具有限制，比如损伤故障引起的故障特征信号不可以通过传统的方法提取，其次是必须先要进行一些的参数设定，例如带通滤波器的中心频率和滤波带宽。设备不通导致后组成各部件的固有频率差距不同，使得我们如果需要预先设定固有频率变得非常困难，带宽太大或者太小都对频率有着很大的影响。太大的话会减少消除的效果；反太小的话又会丢失高频固有振动的中心频率，从而是故障诊断遇到困难。而且提前定滤波频带具有很高的局限性，通过研究发现，早期故障的滚动轴承元件所引起的系统的共振频率是不固定的，故障的不同阶段可能引起不同组件谐振响应，并且在不同的部件故障（外圈，内圈，滚动体）会引起不同部分的共振响应。因为故障的形式的不同，将引起的谐振响应的不同，因为不同的形式的故障（如产生裂缝的形状和不同的方向的）会使得模型产生很大的不同从而使得频率结构有了很大的变化。

1.4 主要研究方法及实践手段源-自/优尔+文,论`文'网]www.youerw.com

由于是重载货运列车的重要组成部分，滚动直接承载影响了速度和货车的安全。当滚动轴承故障，一般磨损故障和损伤类故障。磨损失效是由轴承磨损引起的零件之间的差距部件变大，使得振动加强。这是一种渐变行的故障，随着时间的累积而成，这类故障的波形缺乏规律并且伴有极强的随机性，但我们可以通过通频带内的振幅变化来反应磨损的严重程度。损坏故障是指当轴承在表面上滚过受损轴承时，它会产生一种由轴承和机械设备的共振引起的冲击，这是故障的基本特征。磨损类型一般是一个比较长的发展过程，可以定期进行轴承振动监测，趋势分析为状态预测。损伤类故障比起磨损类故障更加的危险，并在在早期难以被发现，这是进行故障诊断所重点研究的反向。轴承原件具有非线性、接触摩擦、间隙和外载荷，轴承的振动信号是非平稳的。从非平稳振动信号中提取故障特征信息，是滚动轴承故障诊断中的关键和难点。快速傅里叶变换的传统谱分析方法（FFT）为核心，主要应用于平稳信号的特征提取，但非平稳信号的分析与处理结果没有物理意义，虽然小波变换虽然能够提取信号的局部信息在时域和频域，但实质上上只是窗口傅里叶变换和小波变换的可调，长度有限，因此信号的时频分析，就会产生一定的能量泄漏。