基于希爾伯特-黃變換的軸承故障診斷

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1、西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于希爾伯特-黃變換的軸承故障診斷指導(dǎo)教師（簽章）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)評(píng)閱人（簽章）成績(jī)答辯委員會(huì)主任（簽章）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書1、木論文的口的、意義：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐飛快的今天，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平被作為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的標(biāo)志，不論是在航空航天、國(guó)防科技還是日常交通工貝牛產(chǎn)當(dāng)屮，制造業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)家的科淫技術(shù)發(fā)展冇著很大的影響。在制造業(yè)屮，必不可少的生產(chǎn)丄貝就是機(jī)械設(shè)備，在我們口常的機(jī)械設(shè)備里面，很多都是運(yùn)用軸承來(lái)進(jìn)行動(dòng)力的傳遞，然而，軸承就是傳動(dòng)件中必不口J少的元件，尤具在旋轉(zhuǎn)機(jī)械當(dāng)中。在機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作運(yùn)

2、轉(zhuǎn)的吋候，各種不定原因會(huì)使得軸承收到損害，從而影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響牛產(chǎn)工作的進(jìn)行，導(dǎo)致牛產(chǎn)效率的大大降低，制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此,對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行冇效的前期診斷具冇相當(dāng)匣要的意義。具冇很好的軸承故障診斷技術(shù)相當(dāng)重耍，以便達(dá)到對(duì)軸承故障進(jìn)行前期監(jiān)測(cè)，以此來(lái)降低由丁?軸承故障引起的不必要災(zāi)難與經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)冇關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，冇效利用軸承故障診斷技術(shù)之后，使得由軸承故障引起的予故降低75%以上，維修費(fèi)也可降低25%—50%,對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展或者機(jī)械行業(yè)本身的發(fā)展都貝有不可抹滅的效果。滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)在了解軸承的性能狀態(tài)和

3、捉前發(fā)現(xiàn)潛在故障等方而冇著井常匣耍的作用。所以，為了降低由丁?機(jī)械設(shè)備故障對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的損失，通過(guò)對(duì)軸承故障診斷技術(shù)的研究，通過(guò)前期的檢查，將軸承故障引起的損壞在詢期解決，以防造成更人損失和事故。所以軸承故障診斷技術(shù)的研究具有相當(dāng)重要的作用。2、學(xué)生主要應(yīng)該完成的任務(wù)：（1）閱讀與本論文研究課題相關(guān)的資料文獻(xiàn)。對(duì)機(jī)械軸承故障類型進(jìn)行主要了解，掌握引起軸承故障的主要原因所在。（2）了解軸樂(lè)故障診斷技術(shù)知識(shí)，學(xué)習(xí)軸樂(lè)故障的主要診斷方法，分析各種診斷方法在軸承故障診斷工作中的優(yōu)勢(shì)與缺陷，與HHT變換法相比較的優(yōu)缺點(diǎn)。（3）學(xué)習(xí)運(yùn)用MATL

4、AB軟件，提高運(yùn)用該軟件處理實(shí)際問(wèn)題的能力，運(yùn)用于論文中，結(jié)合希爾伯特-黃變換法對(duì)軸樂(lè)故障進(jìn)行診斷分析。（4）學(xué)習(xí)希爾伯特-黃變換法，掌握具分析處理機(jī)械軸承故障的原理，主要對(duì)其EMD分解的掌握學(xué)習(xí)，運(yùn)用到本論文的軸承故障診斷中。（5）對(duì)IIIIT變換方法進(jìn)行深入研究，熟悉掌握該方法在軸承信號(hào)分析中的應(yīng)用。（6）運(yùn)用希爾伯特-黃變換，結(jié)合MATLAB軟件編程分析，分別對(duì)故障軸承中外圈、內(nèi)圈、和滾動(dòng)體故障進(jìn)行故障診斷分析。3、論文當(dāng)中各部分的內(nèi)容與時(shí)間的分配：（共16周）第一部分大量搜集與HHT變換冇關(guān)和與軸承故障診斷冇關(guān)的資料文獻(xiàn)，

5、閱讀，并整理出本論文寫作所需資料（第1—一3周）第二部分滾動(dòng)軸承診斷原理的相關(guān)研究（第3—一6周）第三部分希爾們特-黃變換在滾動(dòng)軸承故障診斷屮的原理分析（第6-一9周）第四部分希爾伯特-黃變換在軸承故障診斷運(yùn)用的實(shí)例分析（第9一—13周）第五部分論文總結(jié)（第13——14周）評(píng)閱及答辯論文的修改整理，答辯材料的準(zhǔn)備（第14一—16周）指導(dǎo)教師：年月H審批人：年月口摘要針對(duì)口前非平穩(wěn)信號(hào)處理方法效果不理想的情況。N.E.Huang等人在1998年提出了希爾伯特■黃變換(HHT),其關(guān)鍵是利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD),將數(shù)據(jù)分解為確定的并

6、且通常幅度較小的內(nèi)在模式函數(shù)(IMF),便于希爾伯特變換⑴。本文通過(guò)對(duì)希爾伯特?黃變換的研究應(yīng)用，對(duì)軸承的故障原因、故障形式、故障診斷方法等診斷基礎(chǔ)做了具體研究，通過(guò)運(yùn)用希爾伯特-黃變換方法對(duì)其中典型故障形式(滾動(dòng)體損傷、內(nèi)圈損傷、外圈損傷)進(jìn)行深入研究。結(jié)合MATLAB軟件編程進(jìn)行時(shí)頻分析，通過(guò)希爾伯特譜反映的豐富物理信息來(lái)對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行深入分析，通過(guò)分析時(shí)頻特征達(dá)到故障檢測(cè)與監(jiān)測(cè)目的。本文所運(yùn)用的方法不僅僅適用滾動(dòng)軸承故障的診斷，還可推廣到其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的診斷。該論文是在前人對(duì)希爾伯特■黃變換的研究基礎(chǔ)之上，深入對(duì)其理論

7、與實(shí)際應(yīng)用的研究，結(jié)合MATLAB軟件的運(yùn)用，證明希爾伯特■黃變換在處理非線性不穩(wěn)定信號(hào)中的優(yōu)越性。同時(shí)，也對(duì)該方法所存在的缺陷(端點(diǎn)效應(yīng)、模態(tài)混疊等)進(jìn)行分析，對(duì)方法的改進(jìn)進(jìn)行一些建議性設(shè)計(jì)提出，使其在軸承信號(hào)處理中具有史優(yōu)越的效果。木文是在希爾伯特?黃變換的基礎(chǔ)上對(duì)滾動(dòng)軸承故障進(jìn)行的診斷研究，為了使HHT變換在軸承信號(hào)處理屮更加便捷，使用MATLAB編程對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行分析；通過(guò)仿真得出的信號(hào)包絡(luò)圖屮清晰的具有實(shí)際物理意義的信號(hào)特征，通過(guò)對(duì)包絡(luò)譜的特征分析，得出軸承的故障信號(hào)的故障頻率值，達(dá)到該論文的核心處理結(jié)果。關(guān)鍵詞：希爾伯

8、特-黃變換；變換經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解；內(nèi)在模式函數(shù)；希爾伯特譜；時(shí)頻分析Abstract:Aimingatthesituationthattheeffectofnon-stationarysignalprocessingmethodisnotideal.N