基于马田系统的滚动轴承初始故障检测和状态监测

摘要

滚动轴承作为旋转机械的关键部件，其性能退化或者失效将影响整机性能甚至导致设备非计划停机。由于滚动轴承寿命分散性比较大，传统的定时维修往往造成―维修不足‖或者―维修过剩‖，因此，研究滚动轴承初始故障检测和状态监测，对于保障设备长期安全、稳定运行和预知维修具有重要意义。本文以滚动轴承为研究对象，分析轴承故障发展趋势和特征参数的特点，应用马田系统将多特征参数融合为单一特征参数，根据马氏距离的变化趋势实现滚动轴承的初始故障检测和状态监测。主要内容如下：
　　（1）提出了基于马田系统的滚动轴承初始故障检测和状态监测的方法。根据滚动轴承振动信号特征参数在初始故障时的敏感性和退化状态的相关性，结合马田系统在多参数融合和异常样本检测中的优点，选择对初始故障敏感和对退化状态相关的特征参数构建马田系统基准空间，并在马田系统中将两组特征参数融合为单一的特征参数马氏距离 MD1和 MD2，根据马氏距离的变化趋势检测轴承的初始故障和监测轴承的运行状况。
　　（2）根据MD1的变化趋势检测轴承的初始故障。选择对初始故障比较敏感的峭度、波峰因子、裕度因子、形状系数、脉冲系数特征参数构建马田系统基准空间，融合后的马氏距离 MD1对轴承的初始故障比较敏感且稳定性好，当轴承出现初始故障时，其值迅速增大，甚至达到最大值。根据马氏距离 MD1的变化趋势，可以准确的检测出滚动轴承的初始故障。
　　（3）根据马氏距离 MD2的变化趋势监测轴承的运行状态。选择与轴承退化状态相关性较高的均值、均方根、峰值、轴承内圈特征频率幅值、外圈特征频率幅值、滚动体特征频率幅值、保持架特征频率幅值构建马田系统基准空间，融合后的马氏距离MD2与轴承的退化状态相关，其幅值随着故障的发展而不断增大，并且在状态发生变化时其变化更大。根据 MD2的变化趋势，监测轴承的运行状态。

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附表索引

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本课题的来源和研究内容

第2章 马田系统概述

2.1马氏距离

2.2马田系统的基本原理

2.3 本章总结

第3章 滚动轴承特征参数提取

3.1滚动轴承振动信号特征参数提取

3.2滚动轴承振动信号特征参数的特点

3.3滚动轴承加速寿命试验

3.4本章总结

第4章 滚动轴承初始故障检测

4.1前言

4.2滚动轴承初始故障检测方法

4.3 滚动轴承初始故障检测特征参数选择

4.4 实验验证和讨论

4.5 本章总结

第5章 滚动轴承状态监测

5.1滚动轴承故障发展的四个阶段

5.2滚动轴承状态监测特征参数选择

5.3相关性分析和信噪比优化

5.4实验验证和讨论

5.5 本章总结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文