發(fā)布時(shí)間：2018-03-08 10:05

  本文選題：滾動(dòng)軸承　切入點(diǎn)：狀態(tài)監(jiān)測(cè)　出處：《南京航空航天大學(xué)》2013年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：滾動(dòng)軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械關(guān)鍵部件，其性能退化或失效影響整機(jī)性能甚至導(dǎo)致設(shè)備非計(jì)劃停機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。由于滾動(dòng)軸承壽命離散較大，傳統(tǒng)的定時(shí)維修往往造成“維修不足”或者“維修過(guò)�！�，因此研究滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和壽命預(yù)測(cè)方法，能夠變定時(shí)維修為視情維修、預(yù)測(cè)維修，是實(shí)現(xiàn)故障預(yù)防、保障設(shè)備安全服役的關(guān)鍵。 振動(dòng)、溫度等常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)到滾動(dòng)軸承較嚴(yán)重故障，如裂紋、表面剝落等，從發(fā)現(xiàn)故障征兆到最后失效間隔時(shí)間短，難以有充分時(shí)間制定維修決策。本文針對(duì)常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于早期故障發(fā)現(xiàn)能力的不足，設(shè)計(jì)研制了磨損區(qū)域靜電傳感器，，探討靜電信號(hào)的主要影響因素；深入分析靜電信號(hào)噪聲干擾類(lèi)型，提出多方法聯(lián)合的去噪方法，有效提高靜電監(jiān)測(cè)技術(shù)早期故障識(shí)別能力；從時(shí)域、頻域以及復(fù)雜度度量角度提取靜電信號(hào)多維特征，進(jìn)而提出多特征參數(shù)融合的軸承性能退化評(píng)估方法以及兩階段剩余壽命預(yù)測(cè)框架。研究成果對(duì)于提高機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部件的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和壽命預(yù)測(cè)能力具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。 論文主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）系統(tǒng)總結(jié)磨損區(qū)域荷電機(jī)理，分析靜電測(cè)量原理并設(shè)計(jì)研制磨損區(qū)域靜電傳感器，探討了靜電感應(yīng)信號(hào)的主要影響因素。開(kāi)展了點(diǎn)接觸滑動(dòng)摩擦膠合實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證靜電傳感器早期故障檢測(cè)能力，分析載荷轉(zhuǎn)速對(duì)其影響，進(jìn)行了滾動(dòng)摩擦故障注入實(shí)驗(yàn)，研究靜電傳感器對(duì)于不同尺寸故障的反應(yīng)能力以及受載荷轉(zhuǎn)速的影響，設(shè)計(jì)改裝了滾動(dòng)軸承疲勞加速壽命監(jiān)測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，比較分析靜電監(jiān)測(cè)與振動(dòng)監(jiān)測(cè)的故障反應(yīng)能力。 （2）由于靜電感應(yīng)信號(hào)混有不同類(lèi)型強(qiáng)噪聲干擾，很難采取單一方法有效抑制噪聲。通過(guò)仿真分析比較了陷波器法、獨(dú)立分量法以及譜插值法三種工頻干擾去除方法的效果，得出譜插值法計(jì)算簡(jiǎn)單并且濾除工頻及其諧波分量的同時(shí)保留了附近有效成分。通過(guò)仿真分析比較了小波去噪、EMD去噪以及奇異值差分譜三種方法用于背景噪聲和隨機(jī)脈沖的去除效果，得出奇異值差分譜方法信噪比最高，效果最佳。在此基礎(chǔ)上結(jié)合靜電信號(hào)特點(diǎn)提出一種基于譜插值法和奇異值差分譜法的聯(lián)合去噪方法，通過(guò)仿真和軸承壽命實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法的有效性和必要性。 （3）針對(duì)靜電監(jiān)測(cè)常規(guī)時(shí)域頻域指標(biāo)對(duì)滾動(dòng)軸承性能退化的反映能力不足，以及相關(guān)研究的匱乏，借鑒振動(dòng)監(jiān)測(cè)特征參數(shù)的研究方法，進(jìn)一步探索新的適用于靜電監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。靜電信號(hào)中隨機(jī)成分隨著滾動(dòng)軸承性能退化而不斷變化，引入復(fù)雜度度量方法描述這一變化過(guò)程，分析多種復(fù)雜度度量指標(biāo)對(duì)滾動(dòng)軸承性能退化的反映能力，發(fā)現(xiàn)復(fù)雜度指標(biāo)對(duì)于軸承性能早期退化更加敏感，能夠有效補(bǔ)充現(xiàn)有常規(guī)靜電特征參數(shù)的不足。 （4）為解決單特征參數(shù)對(duì)軸承性能退化反應(yīng)不靈敏或不一致的問(wèn)題，提出基于譜回歸-高斯混合模型（spectrum regression-gaussian mixture models，SR-GMM）的多參數(shù)融合性能評(píng)估模型。利用譜回歸后正常狀態(tài)數(shù)據(jù)建立GMM的基準(zhǔn)模型，以基于貝葉斯推斷的距離（bayesianinference distance，BID）表征測(cè)試數(shù)據(jù)與GMM模型的全局距離，作為反映軸承性能退化程度的定量指標(biāo)。與其它兩種基于GMM的監(jiān)控指標(biāo)以及基于支持向量描述的性能評(píng)估方法相比，所提方法能夠更早地發(fā)現(xiàn)退化的發(fā)生。在均采用本文所提融合評(píng)估方法前提下，靜電監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)果相比振動(dòng)監(jiān)測(cè)更早發(fā)現(xiàn)異常，靜電監(jiān)測(cè)能夠?yàn)檎駝?dòng)等常規(guī)監(jiān)測(cè)手段提供有益補(bǔ)充。 （5）結(jié)合滾動(dòng)軸承運(yùn)行的兩階段性特點(diǎn)，提出了多特征參數(shù)融合的隨機(jī)濾波剩余壽命預(yù)測(cè)框架，在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)以監(jiān)測(cè)為主，當(dāng)軸承進(jìn)入缺陷運(yùn)行階段時(shí)進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。以多特征參數(shù)融合結(jié)果BID為輸入，以隨機(jī)濾波模型建立BID與剩余壽命的關(guān)系，該方法解決了兩個(gè)主要問(wèn)題，一是失效閾值難以給定或沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可以遵循的問(wèn)題，二是隨機(jī)濾波模型需要輸入數(shù)據(jù)為單維，高維數(shù)據(jù)輸入時(shí)需計(jì)算其聯(lián)合概率分布，增加計(jì)算成本影響在線壽命預(yù)測(cè)速度的問(wèn)題。將所提方法與基于支持向量機(jī)的狀態(tài)壽命評(píng)估方法，基于時(shí)間序列的壽命預(yù)測(cè)方法以隱半馬爾科夫壽命預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了比較，驗(yàn)證本文所提方法的優(yōu)越性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.33;TH165.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 公茂盛,謝禮立;HHT方法在地震工程中的應(yīng)用之初步探討[J];世界地震工程;2003年03期

2 孫博;康銳;謝勁松;;故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年10期

3 孫仁;沈海東;魯傳敬;王憶勤;李福鳳;;HHT方法在脈搏波信號(hào)分析中的應(yīng)用[J];醫(yī)用生物力學(xué);2006年02期

4 許傳龍;湯光華;楊道業(yè);周賓;潘琦;邵理堂;王式民;;靜電傳感器靈敏場(chǎng)有限元仿真研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2007年07期

5 郝如江;盧文秀;褚福磊;;聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)用于滾動(dòng)軸承故障診斷的研究綜述[J];振動(dòng)與沖擊;2008年03期

6 潘玉娜;陳進(jìn);;小波包-支持向量數(shù)據(jù)描述在軸承性能退化評(píng)估中的應(yīng)用研究[J];振動(dòng)與沖擊;2009年04期

7 趙元喜;胥永剛;高立新;崔玲麗;;基于諧波小波包和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)軸承聲發(fā)射故障模式識(shí)別技術(shù)[J];振動(dòng)與沖擊;2010年10期

8 胡勁松,楊世錫,吳昭同,嚴(yán)拱標(biāo);基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)濾波技術(shù)研究[J];振動(dòng)、測(cè)試與診斷;2003年02期

9 何田;劉獻(xiàn)棟;李其漢;;噪聲背景下檢測(cè)突變信息的奇異值分解技術(shù)[J];振動(dòng)工程學(xué)報(bào);2006年03期

10 蔡景;任淑紅;陸曉華;;基于帶漂移布朗運(yùn)動(dòng)的滾輪滑軌可靠性預(yù)測(cè)方法研究[J];中國(guó)機(jī)械工程;2012年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 曾慶虎;機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵零部件故障預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 潘玉娜;滾動(dòng)軸承的性能退化特征提取及評(píng)估方法研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 王英;設(shè)備狀態(tài)維修系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與決策模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 苗學(xué)問(wèn);航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承使用壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D];北京航空航天大學(xué);2008年

5 解翔;基于統(tǒng)計(jì)理論的多模態(tài)工業(yè)過(guò)程建模與監(jiān)控方法研究[D];華東理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1583440