以振動信號為基礎的數(shù)字信號處理方法對滾動軸承壽命預測的研究.pdf

1、滾動軸承在實際生產(chǎn)中具有普遍的應用，作為化工旋轉機械的重要組成，它的運行狀況直接影響整個系統(tǒng)的功能。所以，滾動軸承的壽命預測具有重要意義。本文以包涵滾動軸承特征信息豐富的振動信號為研究對象，通過滾動軸承振動機理的解釋和說明，揭示軸承振動特征隨退化趨勢的演變規(guī)律，通過對滾動軸承振動信號的處理，提取滾動軸承衰退性能指標，然后基于數(shù)據(jù)驅動的壽命預測模型，實現(xiàn)滾動軸承壽命的預測。這對于滾動軸承建立使用壽命的評估準則，提高設備與機械的使用性能都具

2、有重要的意義。論文的主要研究內容如下:
　　1、從振動信號幅值、頻率、能量變化等角度研究軸承全壽命周期的退化特點，得到全壽命周期內特征參數(shù)的變化情況，從而對從不同角度出發(fā)的特征參數(shù)在滾動軸承全壽命周期內的衰退性能表現(xiàn)力進行對比分析。結果顯示雖然峭度、均方根、重心頻率、頻率方差、以及經(jīng)驗模態(tài)分解得到的IMF各分量能量能夠相對較好反映軸承的退化狀態(tài)，但由于選定單一的特征參數(shù)作為衰退性能的表征量，常常無法兼顧靈敏性和穩(wěn)定性，并且單一的特

3、征參數(shù)通常只針對一種缺陷或者故障有效。在實際運行中，由于軸承工作的復雜性和多變性，僅依靠某一域中的單一特征參數(shù)作為衰退性能指標無法有效表征。
　　2、針對衰退性能指標難構建的問題，首先利用SPSS軟件對峭度、均方根、重心頻率、頻率方差、以及經(jīng)驗模態(tài)分解得到的IMF前四個分量能量進行相關性分析，得到這些的特征參數(shù)具有相關性的結論，說明這些特征參數(shù)能夠不同程度的反映軸承退化狀態(tài)，因而進一步利用主成分分析法將這些時域、頻域和時頻域中對退

4、化狀態(tài)能夠相對較好表征的特征參數(shù)融合，建立PCA模型。將不同故障程度的數(shù)據(jù)作為檢測數(shù)據(jù)帶入模型，驗證模型的有效性，從而建立了基于第一主元的衰退性能指標。
　　3、根據(jù)可靠性分析及威布爾分布下的比例故障率函數(shù)的表達形式，以軸承的衰退性能指標和其過程變化因子作為比例故障率函數(shù)中的協(xié)變量，建立軸承運行狀態(tài)與剩余壽命的關系，通過曲線擬合，得到剩余壽命曲線。最后利用實際軸承全壽命周期的性能退化實驗的實驗數(shù)據(jù)對該方法進行驗證，證明了該方法的有