基于循环平稳的滑动轴承故障诊断方法研究

摘要

滑动轴承由于其运行平稳、转速高、抗冲击与载荷能力强的优点，在化工、冶金、钢铁、航空工业等领域有广泛的应用。开展滑动轴承故障诊断研究对确保设备稳定运行、减少甚至避免重大安全事故具有重要意义。本文对滑动轴承故障诊断方法进行研究。
　　本文首先介绍了由一个椭圆轴心轨迹向量至一对正反进动圆向量的分解方法，然后介绍传统循环平稳分析理论中的一阶循环统计量即循环均值和二阶循环统计量即循环自相关函数。传统的循环平稳分析方法只通过单通道信号来研究机械的振动状况，忽略了转子不同方向的振动信号之间存在的相互联系，因此本文在传统循环平稳理论的基础上提出了正交双通道复信号的定向循环均值(DCM)和定向循环自相关函数(DCR)，并研究了由定向循环均值提取滤波轴心轨迹的方法。针对定向循环均值和定向循环自相关函数无法应用于旋转机械在开机和停机的问题，本文研究了将传统阶比跟踪技术与本文提出的定向循环平稳技术相结合方法，扩大了定向循环平稳分析理论的应用范围。最终以本文所提出的信号处理方法对模拟仿真信号进行分析得到了预期的效果。油膜涡动和油膜振荡是滑动轴承最容易发生的故障之一，为了更加深刻认识其发生发展过程，本文借助INV1612型多功能柔性转子实验系统成功进行了油膜涡动和油膜振荡实验，对实验过程中转子的位移振动信号和滑动轴承座的加速度振动信号的分析结果表明，定向循环均值和定向循环自相关函数均能明显地识别出系统故障特征，而且定向循环自相关函数具有时频分析功能，实验表明本文的振动信号分析方法具有实用价值。以LabVIEW为软件平台，同时结合NI公司的数据采集硬件平台，开发了滑动轴承转子测试与诊断系统，该系统具备数据采集、储存、分析与回放的功能。

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英文摘要

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1 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容及章节安排

2 滑动轴承转子系统相关技术研究

2.1 引言

2.2 滑动轴承工作的基本原理

2.3 滑动轴承的失效分析

2.4 基于振动信号的滑动轴承故障诊断常用分析方法

2.5 小结

3 复信号的循环均值理论研究

3.1 引言

3.2 复信号的定向循环平稳分析理论

3.3 基于阶比的循环平稳分析理论

3.4 小结

4 滑动轴承故障测试诊断系统研发

4.1 引言

4.2 滑动轴承测试诊断系统硬件设计

4.3 基于LabVIEW的系统软件开发

4 .4 小结

5 滑动轴承转子系统实验信号分析

5.1 引言

5.2 滑动轴承油膜失稳实验系统及实验过程

5.3 油膜失稳信号定向循环均值分析

5.4 油膜失稳信号定向循环自相关函数分析

5.5 小节

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录 A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录