转轴作为旋转机械系统的核心工件,是传递动力转矩的媒介,由于转轴在冶炼铸造、机械生产环节中可能产生气泡、非金属杂质、划痕、细微裂纹等自身缺陷,并且旋转系统工作在高温潮湿、化学试剂腐蚀的环境中并且长期处于不平衡负载、过载等带载状态,使得转轴极易诱发早期金属疲劳裂纹损伤。一旦转轴裂纹损伤形成,会导致转轴损伤缺陷处产生不平衡的带载状态,如果转轴损伤不能被及时发现,会导致转轴结构失效,发生转轴断裂,产生严重的安全事故。因此,尽早排查轴损故障,预防断轴事故,对生产安全的提高和经济效益的提升有着深远的意义。转轴损伤的早期诊断一直是国内外学者的研究热点,现有的诊断方法分为静态离线检测和动态在线检测方法。静态离线检测需要停机拆机作业,经济代价大,检测效率低,应用的领域十分有限。现有的动态在线检测方法存在检测精度低、干扰大、设备成本高的缺点,限制了动态在线检测在工业场景下的应用。针对现有转轴早期损伤诊断方案的不足,基于转轴是一个弹性圆柱体,在动态传递转矩过程中产生的应变和扭转刚度存在一定关系,本研究提出了一种新型的转轴裂纹轴损故障在线检测方法,并且研制了相应的自动轴损检测与预警系统,对实现裂纹轴损故障裂纹的诊断与早期预警及转轴裂纹损伤程度识别开展了相关研究。1.以扭转力学和开闭裂纹模型为出发点,研究了裂纹损伤对转轴刚度的影响,得到了转轴损伤情况下,转轴带载有效截面积变小,转轴刚度变化的结论。2.提出了一种新的裂纹轴损故障在线检测的方法,给出了裂纹轴损故障程度判别的理论依据。3.根据新的裂纹轴损故障在线检测的方法,搭建了相应的自动化监测系统实验平台,包括:裂纹轴损故障实时检测实验平台、数据采集平台、上位机数据分析及故障预警平台。并对系统进行了实际调试,验证了系统的实用性与有效性。4.对获取的实验数据进行了数据处理,提取了相应故障的特征K值特性曲线,并在研制的自动化监测系统实验平台上实现了裂纹轴损故障分析与预警的半仿真实验,验证了新的裂纹轴损故障在线检测的方法的可行性。本文的研究为轴损故障在线检测与预警提供了新的方向,提升了对裂纹轴损故障的检测和识别的精度,促进了裂纹轴损故障诊断技术的发展。