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基于混沌振子的滚动轴承复合故障诊断
摘要
本文基于混沌振子的滚动轴承复合故障诊断进行研究，通过对滚动轴承故障振动信号进行采集和处理，利用混沌振子模型对滚动轴承故障进行分析，通过对实验数据的分析得出滚动轴承故障诊断的有效方案。实验结果表明，该方法具有准确、稳定、实时的特点，适用于工业生产环境中的滚动轴承故障诊断。
关键词：混沌振子；滚动轴承；故障诊断；振动信号
Abstract
Inthispaper,thecompositefaultdiagnosisofrollingbearingsbasedonchaoticoscillatorisstudied.Throughthecollectionandprocessingofvibrationsignalsofrollingbearings,thechaoticoscillatormodelisusedtoanalyzethefaultsofrollingbearings.Basedontheanalysisofexperimentaldata,aneffectiveschemeforfaultdiagnosisofrollingbearingsisproposed.Theexperimentalresultsshowthatthismethodhasthecharacteristicsofaccuracy,stability,andreal-timeperformance,whichissuitableforfaultdiagnosisofrollingbearingsinindustrialproductionenvironment.
Keywords:chaoticoscillator;rollingbearing;faultdiagnosis;vibrationsignal.
1.引言
滚动轴承作为机械传动系统中的重要部件，其稳定工作对于整个机械系统的正常运行具有至关重要的作用。然而，在长时间的运行过程中，滚动轴承会发生各种不同类型的故障，如内外圈损伤、球体损伤、保持架损伤等，这些故障会导致滚动轴承产生振动信号，严重影响机械传动系统的稳定性和可靠性。
因此，对于滚动轴承的故障进行诊断是一项非常关键的工作。在过去的几十年中，学者们已经开展了大量的工作，研究了各种滚动轴承故障诊断方法。其中，基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法备受关注。
近年来，混沌振子模型在振动信号处理领域中得到了广泛的应用。混沌振子是一种简单的非线性系统，其振动特性具有高度的复杂性和随机性，在信号处理中具有较好的性质。因此，利用混沌振子模型对滚动轴承故障进行诊断成为了一种新的方法。
本文将基于混沌振子模型，对滚动轴承故障进行诊断。文章将首先介绍滚动轴承的基本原理和故障特征，然后阐述混沌振子模型的基本原理和特性，接着介绍基于混沌振子模型的滚动轴承故障诊断方法。最后利用实验数据对该方法进行验证。
2.滚动轴承故障特征
滚动轴承是由内外圈、滚动体和保持架组成的，其主要作用是承受轴向和径向载荷，同时具有自身的各种运动方式。在滚动轴承的长时间使用过程中，由于材料老化、环境恶劣等因素的影响，滚动轴承会产生不同类型的故障。
2.1内外圈损伤
内外圈损伤是滚动轴承最常见的故障类型之一，其主要特征是在内、外圈轴向位置上形成周期性的负荷。由于损伤位置上的载荷异常，导致轴承的振动信号产生明显的周期性振动，通常表现为滚动轴承的频率倍频频谱出现。
2.2球体损伤
球体损伤是滚动轴承故障中较为严重的一种情况，其主要特征是在球体与内外圈接触点处产生周期性的负荷。球体损伤会导致滚动轴承出现明显的非线性现象，形成复杂的振动信号，通常表现为频谱出现多种谐波和倍频分量。
2.3保持架损伤
保持架损伤是一种较为轻微的滚动轴承故障，其主要特征是滚动体运动不稳定，产生类似于电鸣声的噪声信号。保持架损伤一般不会导致滚动轴承的完全失效，但会大大降低滚动轴承的运行效率。
3.混沌振子模型
混沌振子模型是一种基于非线性动力学的模型，它可以描述一般非线性系统的振动特性。混沌振子的基本结构包括了振荡器、控制器和反馈，其中振荡器的非线性特性是混沌振子模型的核心。通过改变控制器的参数，可以控制振荡器的运动轨迹，实现对混沌振子的控制。
混沌振子的振动特性表现为具有高度的复杂性和随机性，其振动信号可以被视为一种高度非线性、高度混沌的信号，具有非常好的随机性和复杂性。因此，混沌振子模型可以用作滚动轴承振动信号处理的有效工具。
4.基于混沌振子模型的滚动轴承故障诊断方法
基于混沌振子模型的滚动轴承故障诊断方法包括以下步骤：
步骤1：采集滚动轴承振动信号
使用加速度传感器对滚动轴承进行振动信号的采集，得到滚动轴承振动信号。
步骤2：分析滚动轴承振动信号
对滚动轴承振动信号进行时