基于MCKD与自相关分析的滚动轴承故障诊断方法研究

摘要

滚动轴承作为一种应用最广泛的通用部件，其运行状态是对整台机器的性能产生直接影响。因此，滚动轴承的状态监测工作和故障诊断工作对于整机健康状况来说具有重要的现实意义和经济价值。本研究中从滚动轴承结构分析入手，对滚动轴承故障产生的主要原因、故障主要形式以及故障诊断技术的主要手段作了详细探究，通过分析滚动轴承故障诊断过程中轴承振动信号的特点，在已有研究的基础上进一步提出了更加有效的故障诊断方法并作了详细的分析研究。本文中的主要内容如下： 1.分析了滚动轴承的结构特点、故障产生的主要形式。指出了滚动轴承各元件的主要作用，提出在滚动轴承故障诊断过程中必须要掌握滚动轴承各种故障形式，逐一排除才能得到较准确的故障诊断结论。 2.从算法流程的角度，对 MCKD 算法以及相关知识点作了详细描述并对MCKD在故障诊断过程中的主要实现过程作了简要分析。指出了MCKD的本质就是一种以相关峭度最大化为优化目标的解卷积算法，通过不断的迭代计算得到最优滤波器并由此达到对故障信号解卷积的目的。通过对算法原理和实现流程的分析，总结了MCKD在滚动轴承故障诊断方面具有计算简单、能够强化冲击特征、提高故障信号信噪比等优势，同时也指出了MCKD 算法在处理信号过程中并不完善，需要对其作进一步的改进。 3.研究了自相关分析在处理含噪信号过程中的特点和优势，并进一步提出了AC-MCKD算法，并利用该方法对仿真信号和试验信号进行了分析研究。通过对比有偏估计方法和无偏估计方法在处理含噪信号时的表现，得出了有偏自相关分析更加适合于在强噪声中去噪的结论。通过本文提出的AC-MCKD与MCKD在仿真信号和试验信号处理中的对比分析，证明了AC-MCKD的有效性和准确性。

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第1章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 滚动轴承故障诊断的研究现状

1.2.1 振动诊断技术

1.2.2 铁谱诊断技术

1.2.3 温度诊断技术

1.2.4 故障诊断方法

1.3 MCKD的国内外研究情况介绍

1.4 本文主要研究工作

第2章 滚动轴承典型结构以及主要故障形式

2.1 滚动轴承典型结构

2.2 滚动轴承故障的主要形式

2.3 本章小结

第3章 MCKD原理及实现流程

3.1 MCKD算法基础

3.1.1 卷积

3.1.2 FIR滤波器

3.1.3 峭度

3.2 MCKD实现流程

3.3 本章小结

第4章 基于AC-MCKD算法的滚动轴承故障诊断研究

4.1 基于AC-MCKD的滚动轴承故障诊断方法

4.1.1 自相关函数

4.1.2 自相关函数的估计方法

4.1.3 有偏估计和无偏估计的抗干扰分析

4.1.4 基于AC-MCKD滚动轴承故障诊断方法的提出

4.2 仿真信号分析

4.2.1 滚动轴承内圈故障仿真分析

4.2.2 滚动轴承外圈故障仿真分析

4.3 试验数据分析

4.3.1 试验一 滚动轴承单点故障试验

4.3.2 试验二 全寿命周期加速度试验

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致谢