基于LMD的滚动轴承故障诊断

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1、基于LMD的滚动轴承故障诊断摘要摘要滚动轴承是旋转机械中的重要零件，它在各个机械部门中的应用最为广泛，也是机器中最易损坏的零件之一。本文采用局部均值分解(localmeandecomposition,简称LMD)算法，编写一个信号分析系统，对滚动轴承的振动信号进行分析，提取故障特征，从而实现故障诊断。本文首先研究了LMD的原理，用MATLAB编写LMD的具体实现算法，并使用其他文献的模拟信号进行测试，验证了所编程序的正确性。其次利用MATLAB的GUI设计出基于LMD的信号分析软件，该软件界面友好，使用方便

2、。最后，本文对实测的几组滚动轴承振动信号进行了分析，提取信号特征频率。结果表明，采用本文设计的分析软件，能够对滚动轴承的几种典型故障进行正确识别。关键词：滚动轴承；故障诊断；振动信号；局部均值分解IABSTRACTABSTRACTRollingbearingisanimportantpartofrotatingmachinery,whichisusedinvariousmachinerysectorswidely,alsoisoneofthemostvulnerablepartsofthemachine.I

3、nthispaper,withthelocalmeandecomposition(localmeandecomposition,referredtoastheLMD)algorithm,writteninasignalanalysissystemforanalyzingrollingbearingvibrationsignalandextract!ngfaultcharacteristicsachievingfaultdiagnosis.Firstly,theprinciplesofLMDwasstudie

4、d,LMDconcretealgorithmwithMZVTLABwaswrote,andotherliteratureanalogsignaltestingtoverifythecorrectnessofcompiledprograms・Secondly,signalanalysissoftwarebasedonLMDwithMATLABGUIwasdesigned,thesoftwareinterfaceisfriendlyandeasytouse・Finally,severalgroupsofroll

5、ingbearingvibrationsignalmeasuredwasanalyzedtoextractthesignalcharacteristicfrequency.Theresultsshowthattheanalysissoftwaredesignedinthepapercanidentifyseveraltypicalfaultsofrollingbearingscorrectly.Keywords:rollingbearing;faultdiagnosis;vibrationsignal;lo

6、calmeandecompositionII目录第1章引言11.1研究意义及目的11.2滚动轴承故障诊断的研究现状213滚动轴承故障诊断的发展趋势4第2章滚动轴承故障诊断与LMD的相关理论分析62.1滚动轴承的故障机理及特征频率62.1.1滚动轴承产生振动的原因分析62.1.2滚动轴承故障特征频率的计算92.2滚动轴承的常用故障诊断方法122.2.1低频信号接收法132.2.2冲击脉冲法(SPM)132.2.3共振解调法142.3局部均值分解方法142.3.1概述142.3.2局部均值分解方法实现步骤152

7、.4本章小结17第3章基于LMD的振动信号分析系统设计183.1系统总体设计183.2振动信号分析软件的GUI设计183.2.1MATLABGUI简介193.2.2振动信号分析软件的用户界面设计223.3振动信号分析软件的程序设计263.3.1用户界面程序的编程实现与使用263.3.2LMD算法的程序实现273.3.3仿真信号分析与分析软件的验证273.4本章小结33第4章实测滚动轴承振动信号的分析与故障诊断34III4.1测试数据说明344.1.1实验设备情况简介344.1.2滚动轴承参数344.1.3故

8、障特征频率计算354.2滚动轴承故障诊断354.2.1内圈故障振动信号分析364.2.2外圈故障振动信号分析384.2.3滚动体故障振动信号分析404.3本章小结42第5章结朿语44参考文献46致谢48附录一LMD分解算法49附录二振动信号分析软件的GUI功能实现程序52外文资料译文58IV第1章滚动轴承故障诊断与LMD的相关理论分析第1章引言1.1研究意义及目的随着科技的发展，现代工业正逐步向生产设备大型化、复