频谱细化方法在真空泵轴承故障诊断中的应用分析

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1、随着现代社会对环境保护意识的增强，各种真空泵得到越来越广泛的应用，轴承是真空泵中常用的零件，所以对真空泵的轴承故障诊断也势在必行。传统的频谱分析故障诊断方法主要为功率谱法。但在频率分辨率较低的情况下，功率谱法很难准确地提取故障特征频率。频谱细化方法是一种可以提高频率分辨率的频谱分析手段，将此方法应用到真空泵的轴承故障诊断研究中，具有重要的理论和实际意义。首先概述了滚动轴承的振动机理。研究了常用的滚动轴承故障振动诊断方法及其应用场合。重点介绍了精密诊断方法中的几种谱分析方法：幅值谱法、自功率谱法和包络

2、谱法。其次，阐述了时一频分析方法的基本理论。详细研究了傅立叶变换，短吋傅立叶变换和小波变换的基木原理，并介绍了几种机械故障诊断中常用的小波基函数。着重对几种常用的频谱细化方法的原理及应用步骤做了详尽的描述。用MATLAB仿真对复调制频谱细化和小波变换频谱细化两种方法进行了比较研究，验证了小波变换频谱细化分析方法的优越性。通过对FFT-FS频谱细化方法与功率谱分析法进行了比较研究，证明FFT-FS频谱细化方法不仅有较高的频率分辨率，而且弥补了传统功率谱分析法中随着频率分辨率的提高而使分析数据长度增加的

3、缺陷。最后，对频谱细化方法在真空泵的轴承故障诊断中的应用进行了实验研究。利用两种传感器对真空泵的故障振动信号进行了采集，应用小波变换频谱细化方法以及FFT-FS频谱细化方法分别进行了频谱细化，诊断岀并验证了真空泵的轴承故障。实验结果证明此两种方法用于故障诊断时具有较高的准确性。尖键词故障诊断；频率分辨率；频谱细化；真空泵；轴承故障AbstractNowadays,astheprotectconsciousnessoftheenvironmentisstrengthened,kindsofvacuum

4、pumpsaremoreandmoreapplied.Thebearingisacommonpartofvacuumpumps・So,thefaultdiagnosisforbearingsisimperativeunderthesituation.Thetraditionalanalyzed-spectrummeansinfaultdiagnosisispowerspectrumanalysis.Butwhentherateofthefrequencydifferentiateislow,itca

5、nnotbepowerspectmmdifferentiated.Zoom-FFTmethodisananalyzed-spectrummeanswhichcanenhancetherateoffrequencydifferentiate.Itisappliedtofaultdiagnosisofthebearingofvacuumpump,whichmakesenseintheoiyandpractice.Inthisdissertationthevibrantmechanismofbearing

6、saresummarized.Thecommonbearingfaultdiagnosismethodsandtheirappliedoccasionareintroduceddetailedly.Theemphasisisthemeansofresponse-spectrum,self—powerspectrumandenvelopespectrum.Thetwomethodsoftime-frequencyanalyzemethodsareexpatiated.Theprincipleofwav

7、elettransform,short-FFTandFFTareintroduceddetailedly.Andseveralwaveletfunctionsareexpatiated.SeveralSpectrumzoommethodsthatareincommonusearedescribedexhaustively.TocomparewavelettransformZoom-FFTwithcomplexmodulationZoom-FFT,MATLABemulationalisused,whi

8、chvalidateswavelettransformZoom-FFTisbetter.TheFFT—FSiscomparedwithpowerspectrum,whichvalidatestheformernotonlyhashigherrateofthefrequencydifferentiate,butoffsetiVslimitationthatastherateofthefrequencydifferentiatedecreasingthelengthoft