不同摩擦状态下滑动轴承碰摩振动信号提取方法与特性研究

摘要

碰摩现象是机械设备动静件之间发生接触、摩擦所产生的一种动力学现象。这种相互混叠的振动响应过程非常复杂并且蕴含着大量的动力学特征。因此，开展碰摩振动的研究可以为机械设备运行状态的监测与故障识别提供一种新思路，对机器的节能减排、合理运行以及安全生产均具有重要的意义。
　　为了实现通过碰摩振动进行滑动轴承运行状态的监测及故障识别，本文在RCYZC-B型智能测试台上进行试验，以滑动轴承不同转速条件下运行时所采集的振动信号为研究对象，开展了碰摩振动的识别、碰摩振动的分离与提取以及碰摩振动动力学特征变化规律的研究，并在此基础上，完成对碰撞振动信号与摩擦振动信号的特性分析。主要研究内容如下:
　　1.进行不同转速条件下的滑动轴承运行试验，采集原始振动信号并进行频谱分析，结果表明:不同转速下采集的振动信号均具有复杂的混叠成分，其频谱主要由大幅值的谱线与小幅值的连续谱组成。
　　2.通过谐波小波包变换理论对原始振动信号进行10层分解，分解至1024个频段，实现主频信号与边频信号的分离与提取，随后结合碰摩机理对分离的信号进行分析，结果表明:主频信号具有周期性变化的特征，其频率值随转速接近同倍增加，可以表征滑动轴承的碰撞振动;边频信号具有混沌特征，信号特征值的变化规律与摩擦系数的变化规律相一致，可以表征滑动轴承的摩擦振动。
　　3.应用相空间重构技术重构主频与边频信号的相空间结构，并通过吸引子理论分别对二者吸引子结构的演变过程进行分析，结果表明:碰撞振动信号的吸引子为极限环面吸引子，其吸引子结构随着摩擦状态的改变呈先增大后减小的变化趋势，与滑动轴承最小油膜厚度的变化规律相反;摩擦振动信号的吸引子为混沌吸引子，其吸引子结构随着摩擦状态的改变呈逐渐减小到稳定的变化趋势，与滑动轴承摩擦系数的变化规律基本一致。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 滑动轴承状态监测研究现状

1．2．2 碰摩振动研究现状

1．2．3 碰摩振动分析方法研究现状

1．3 论文主要内容

第2章 碰摩机理与分析方法

2．1 碰摩机理

2．2 谐波小波包理论

2．2．1 谐波小波变换

2．2．2 谐波小波包变换

2．2．3 谐波小波包的分离与提取

2．3 吸引子理论

2．3．1 相空间重构

2．3．2 极限环吸引子

2．3．3 混沌吸引子

2．4 本章小结

第3章 滑动轴承试验设计

3．1 实验设备

3．1．1 RCYZC-B型智能测试台

3．1．2 PCB-356A16型加速度传感器

3．1．3 INV-3062T2型信号采集分析仪

3．2 试验方案

3．3 试验分析方法

3．4 本章小结

第4章 碰摩振动时频特性分析

4．1 振动信号提取方法

4．1．1 振动信号预处理

4．1．2 振动信号分离与提取

4．2 振动信号时频特性

4．2．1 原始振动信号时频特性

4．2．2 碰撞振动信号时频特性

4．2．3 摩擦振动信号时频特性

4．3 本章小结

第5章 碰摩振动吸引子特性研究

5．1 原始信号吸引子

5．2 碰撞振动信号吸引子

5．2．1 碰撞振动吸引子演化

5．2．2 结果与讨论

5．3 摩擦振动信号吸引子

5．3．1 混沌特征识别方法

5．3．2 摩擦振动吸引子演化

5．3．3 结果与讨论

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介