5。5。1 轴承声音信号采集 42

5。5。2 声音信号去噪 45

5。5。3 声音信号特征提取 48

本科毕业设计说明书 第 1 页

1。绪论

1。1 课题研究背景及意义

滚动轴承作为基本元件之一已经广泛应用于各行各业中，机械设备之中凡是有转动的部 位即需有支承，而设备的安全运行受到滚动轴承运行状态好坏的直接影响。据统计数据显示

[1]，中国每年的机械设备故障中约三成是旋转机械振动故障，而这其中又有约三成是因为轴

承损坏才引起的。跟随着科学技术的迅速发展与当今工业生产力程度的不断提高，人们越来 越意识到精密机械带来的巨大效益，于是各行各业的领域越来越多地使用复杂化、大型化、 持续化和高速化的机器设备，而这类设备的发展方向便是高速、精密和重载化，这就对滚动 轴承的寿命、性能、强化水平、可靠性、安全性等各项性能指标提出了很高的要求，以符合 机械设备运转的需求条件。

自 21 世纪以来，各工业领域对其自身使用轴承故障的检测技术不断提高，以适应生产力 发展的需求，进而逐步形成了一整套较为完备的滚动轴承检修及运行状态监测控制体系。即 便如此，我国每年仍存在许多起的滚动轴承故障，这些故障对机械设备的安全运行造成了重 大威胁。研究表明，全国铁路运营方面每年都会因为轴承故障而发生多起热切轴事故，这对 国家不仅仅是重大的经济损失，更是人们对铁路安全性的信任降低。因此，开展滚动轴承故 障诊断方面的研究工作刻不容缓，通过对滚动轴承运行状态进行在线监测获得各项指标数据 与指标进行对比，保障其安全运行，从而降低由机械故障引起的事故的发生率，越来越成为 各工业领域的研究热点。文献综述

滚动轴承的故障形式主要包括：腐蚀、疲劳、磨损、断裂、压痕、胶合等，故障发生位置 也较为多种，通常出现于滚动体、外圈、内圈或是保持架上。目前，各行各业所使用的故障 诊断方法种类繁多，其中较为常见的方法包括振动信号检测法、声发射检测法和光纤检测法 等，而润滑油液分析法、红外轴温探测法等方法也在一些领域得到了发展。在这些检测方法 里，振动信号检测法被使用的情况是最多的，这种方法由两个部分组成：简易诊断法以及精 密诊断法。这两个方法是相辅相成的，通常合作使用，先对振动信号使用简易诊断法分析信 号的波形特征参数，包括幅值参数、峭度因子、波峰因子、脉冲因子以及裕度因子等等，以 初步分析滚动轴承的运行状态进而判断故障是否存在，当判定滚动轴承处于故障状态后，精 密诊断法通过对应的现代信号处理方法诊断滚动轴承出现故障的部位及类别，从而完成信号 检测。但是，振动信号检测法在使用环境方面也有其自身的局限性，例如大型旋转机械、铁 路货车、飞行器变速箱等设备对滚动轴承的运行可靠性要求很高，早期微弱故障看似无足轻重，实则就可导致难以预计的后果，但是由于使用环境通常比较复杂，致使早期故障的振动 信号鲁棒性较低，加上本身能量微弱，所以很容易被周围相对幅度较大的低频环境噪声所掩 盖而检测不出，极大的影响了故障的检出率，导致后期故障严重时已无法挽回。因此，如何 发现滚动轴承的早期故障，对滚动轴承的运行状态实施在线监测和故障诊断，达到在故障发 生早期对其做出预警的目的，已是众学科领域的研究热点。