基于经验模式分解的旋转机械振动模式分析方法的研究

旋转机械振动的分析与控制是保障其安全、可靠、长期高效运行的主要技术手段。本项目首先在振动信号经验模式分解的基础上，研究经验模式分解的端点效应抑制方法和基于白噪声统计特性的信号虚假固有模式函数的去除方法；建立典型工况下的机械系统振动理论模型，分析单自由度和多自由度机械系统的振动模式及其响应特性，研究机械振动模式与经验模式分解的固有模式函数之间的对应关系；从机械系统振动特性的角度，研究旋转机械振动信号经验模式分解方法的固有模式函数的物理意义，提出一种基于经验模式分解的机械系统振动模式分析方法；其次，本项目研究了齿轮箱齿面点蚀故障、转子全周碰摩与局部碰摩故障，并提出相应的识别方法；提出了一种模拟一般非平稳随机过程的雨流幅值分布的频域法，为非平稳随机载荷作用下机械结构的疲劳寿命预测提供了一种快速、简便的新方法；之后，本项目建立转子系统典型故障模拟试验平台，研究了不对中、动静件碰摩故障转子振动模式提取方法；建立简支梁和旋转机械模拟振动实验平台，通过仿真与实验，验证基于经验模式分解的机械系统振动模式分析方法的有效性，为旋转机械振动分析与控制、机械故障诊断、机械产品的动态优化设计提供新的理论方法；此外，本项目还建立旋转机械故障激励振动实验平台软、硬件系统；研制了一整套数控机床主轴振动监测软、硬件系统；提出了一种转子振动信号多通道同步整周期数据采集卡的设计方案，为旋转机械转子振动信号的数据采集以及实时监测提供了方便。