滚动轴承振动信号特性分析

西南交通大学本科毕业设计（论文）滚动轴承振动信号特性分析年级:2010级学号:20107151姓名:刘元是专业:机械制造工艺及其设备指导老师:曾祥光2014年6月西南交通大学本科毕业设计(论文)I院系机械工程系专业机械设计制造及其自动化（机械制造）年级2010级姓名刘元是题目滚动轴承振动信号特性分析指导教师评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)II毕业设计（论文）任务书班级2010机制1班学生姓名刘元是学号20107151发题日期：2014年2月24日完成日期：6月20日题目滚动轴承振动信号特性分析1、本论文的目的、意义：滚动轴承的优点众多，因此滚动轴承在工程实践中得到充分的应用。但是滚动轴承有时的工作条件十分恶劣并且在机械设备中承载载荷、传递载荷。滚动轴承损坏尤其是突然损坏不仅会导致机械设备的故障失效，甚至可能造成更为严重或许是灾难性的事故。本论文主要针对滚动轴承振动信号进行研究，在对滚动轴承结构有一定了解的基础上，重点研究滚动轴承振动信号特点，并基于滚动轴承振动实测信号进行分析验证，掌握常见的信号谱分析方法，并尝试对滚动轴承零件故障进行分析。2、学生应完成的任务（1）基于滚动轴承振动信号进行常见分析的分析方法，如时域分析、FFT分析、功率谱分析研究所实测振动信号，并得出相应结论。（2）利用小波或其它信号分析方法研究所实测振动信号，并得出相应结论。（3）利用MATLAB编制信号分析GUI，实现计算信号特征参数及实现简单的信号分析功能。（4）完成毕业论文。西南交通大学本科毕业设计(论文)III3、论文各部分内容及时间分配：（共16周）第一部分了解滚动轴承的功能、构成(2周)第二部分了解滚动轴承常见的失效形式(2周)第三部分基于实测滚动轴承振动信号利用功率谱等方法分析其特性(4周)第四部分利用典型时频分析方法分析滚动轴承振动信号特性并编GUI(6周)第五部分论文撰写(2周)评阅及答辩(2周)备注(1)CNKI关于滚动轴承故障分析的论文.（2）功率谱分析、小波分析、希尔伯特-黄变换有关书籍（3）matlab编程方面的书籍指导教师：年月日审批人：年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)IV摘要滚动轴承在工程实践中得到了充分的应用，但是滚动轴承却十分容易损坏。滚动轴承的运行状态通常也会直接影响到整个机械设备的性能。滚动轴承损坏尤其是突然损坏不仅会导致机械设备的故障失效，甚至造成更为严重或许是灾难性的事故。对滚动轴承进行特征信号分析对其故障进行诊断可以有效地避免事故发生。本文首先分析了滚动轴承的结构和振动故障机理并对滚动轴承的失效形式、振动类型及产生故障的原因进行了较为全面的探讨。还简单的介绍了滚动轴承振动信号基于时域、频域的分析方法。对比了正常信号和各类故障轴承型号的时域特征值参数以及时域波线图、FFT谱以及功率谱图等。为了有效地提取滚动轴承故障信号特性，提出了一种基于共振解调技术和谱峭度法相结合的方法，并且将其应用到实际的滚动轴承的数据中进行分析处理。发现能准确的找出其故障部位并得到其故障频率。其次本文还介绍了小波变换的产生及其发展，并将小波变换与包络谱分析相结合对故障轴承信号进行分析，提取出故障频率并得出分析结果。最后本文利用matlab软件平台，实现了关于信号分析的用户界面设计（GUI）。该用户界面设计（GUI）能够实现提取分析信号的特征值，绘制时域、频域图形等功能。关键词：滚动轴承振动信号故障诊断GUI西南交通大学本科毕业设计(论文)VAbstractRollinghasbeenfullyappliedinengineeringpractice,butitisveryeasytodamagetherollingbearing.Rollingrunningnormallywilldirectlyaffecttheperformanceoftheentiremechanicalequipment.Bearingdamage,especiallydamagetonotonlyleadtoasuddenfailureofmechanicalequipmentfailures,perhapsevenmoreseriouscausecatastrophicaccident.Characteristicsignalsforrollingbearingfaultdiagnosiscanbeanalyzedeffectivelyavoidaccidents.Thispaperanalyzesthestructureandthefailuremodesofvibrationofrollingbearingsandrollerbearingfailuremechanism,vibrationtypeandcauseoffailureforamorecomprehensivediscussion.Alsobrieflyintroducedtherollingbearingvibrationsignalanalysismethodbasedonthetimedomain,frequencydomain.Comparativecharacteristicsofnormaltimedomainsignalandthevalueofvarioustypesoffailuresbearingmodelparametersandtime-domainwavechart,FFTspectrumandthepowerspectrumandsoon.Inordertoeffectivelyextracttherollingbearingfaultsignalcharacteristicsisproposedbasedontheresonancedemodulationtechniqueandspectralkurtosismethodarecombined,andapplyittotheactualdataintherollingbearinganalysisandprocessing.Foundtoaccuratelyidentifythesiteanditsfailuretogetitsfailurefrequency.Second,thispaperalsodescribestheemergenceanddevelopmentofwavelettransformandwavelettransformandenvelopespectrumanalysisofthecombinationoffaultbearingsignalisanalyzedtoextractthefaultfrequencyanddrawanalysis.Finally,theuseofmatlabsoftwareplatform,onsignalanalysisuserinterfacedesign(GUI).Theuserinterfacedesign(GUI)enablesanalysisofsignalextractioneigenvalues,drawtime-domainandfrequency-domaingraphicsfunctions.Keywords:rollingbearing,vibrationsigna,faultdiagnosis,GUI西南交通大学本科毕业设计(论文)VI目录第一章绪论................................................................................................................VI1.1研究的背景及其意义......................................................................................11.2关于滚动轴承故障研究概况及发展趋势.....................................................11.2.1研究概况..............................................................................................11.2.2国内外研究现状..................................................................................21.2.3发展趋势..............................................................................................4第二章滚动轴承故障机理及振动信号......................................................................52.1轴承结构和故障机理.....................................................................................52.2滚动轴承失效形式.........................................................................................62.2.1正常失效..............................................................................................62.2.2非正常失效..........................................................................................72.3滚动轴承的振动频率.....................................................................................82.3.1固有振动频率......................................................................................82.3.2故障缺陷频率......................................................................................9第三章滚动轴承故障信号分析................................................................................113.1滚动轴承零件典型故障振动信号................................................................113.1.1外圈滚道损伤....................................................................................113.1.2内圈滚道损伤....................................................................................123.1.3滚动体损伤........................................................................................123.2时域特征参数分析.........................