滚动轴承振动和异音的检测与分析

摘要

工业技术的发展和人民生活水平的提高推动着汽车、家电等产品向超平稳方向发展，使得产品制造厂商对零部件的要求越来越高。滚动轴承作为旋转机械中最常用的支承部件，它在运行中的振动特性直接影响到整体设备的性能。因此，对滚动轴承进行质量控制和故障诊断具有十分重要的意义。目前，由于材料科学和制造技术的进步以及产品换代周期的缩短，滚动轴承的静音寿命往往短于其疲劳寿命，从而轴承的静音特性显得非常重要。相对于日本、瑞典等轴承工业发达国家的产品来说，国产轴承在低振动低噪声方面的表现不甚理想。面对国内针对轴承振动异常音的检测分析方法并不十分完善的现状，本文对微小型轴承的振动和异常音的检测与分析进行了研究。 具有理想表面的滚动轴承的振动信号属于平稳信号范畴，然而由于轴承表面存在圆度偏差、波纹度或损伤点等因素，振动信号中往往包含有瞬态脉冲信号，导致其具有非平稳特性。 本文通过对滚动轴承振动和异常音产生的机理进行分析，简要阐述了振动和异常音之间的关系，明确了以振动测量替代噪声测量的可行性，并针对轴承的冲击振动和强迫振动进行了详细的讨论，建立了滚动轴承振动数学模型，为滚动轴承的振动分析提供了一定的理论依据；简要介绍了应用于滚动轴承振动分析领域的信号处理方法，构造了仿真信号进行了仿真分析，对信号处理方法的应用效果进行了比较和讨论；详细介绍了自动振动检测台的设计过程，说明了系统的总体结构、软硬件设计方案、系统基础平台的减振措施和减振效果，并对系统作了线性度分析，为滚动轴承振动信号的获取提供了测试平台；最后，以自动振动检测台作为实验平台，确定了轴承的振动测量分析方案，针对轴承振动信号分析中常用的时域特征量进行了分析和讨论，选择了五个适用于滚动轴承振动和异常音分析的特征量对实际轴承振动信号进行了分析，并提出小波分析和倒频谱分析相结合进行轴承故障诊断的方法进行时频域分析，取得了一定效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1滚动轴承行业发展现状及国内外差距

1.2课题研究的重要性

1.3论文主要内容

1.4本章小结

第2章滚动轴承振动模型和异常音机理

2.1滚动轴承振源分析

2.1.1轴承结构的固有振动

2.1.2强迫振动

2.1.3冲击振动

2.2滚动轴承的振动模型

2.3滚动轴承异常音产生机理以及与振动的关系

2.3.1轴承异常音产生机理及其表示方法

2.3.2轴承异常音产生的影响因素

2.3.3轴承异常音与振动的关系

2.4本章小结

第3章滚动轴承振动和异常音分析中的信号处理方法

3.1基于傅立叶变换的分析方法

3.1.1傅立叶变换

3.1.2短时傅立叶变换

3.1.3短时傅立叶变换的仿真分析

3.1.4倒频谱分析

3.1.5希尔伯特变换

3.2小波变换的分析方法

3.2.1连续小波变换

3.2.2离散小波变换及其算法

3.2.3小波基的选择

3.2.4小波变换在滚动轴承振动分析中的应用仿真分析

3.3分析方法比较

3.4分析方法的发展

3.5本章小结

第4章自动振动检测台

4.1系统组成及总体方案

4.2系统基础振动减振

4.2.1三级减振机构

4.2.2材料吸振措施

4.3系统软硬件设计

4.3.1系统硬件设计

4.3.2 PLC控制器软件设计

4.3.3工控机软件设计

4.4系统线性度分析

4.5本章小结

第5章滚动轴承振动和异常音测试及分析

5.1滚动轴承振动测量分析基本方案

5.2滚动轴承振动和异常音分析中的时域特征量选取

5.3基于振动检测台的滚动轴承测试信号分析

5.3.1数据获取

5.3.2时域分析

5.3.3振动信号的时频域分析

5.4本章小结

第6章总结和展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果