基于谱峭度和Morlet小波的滚动轴承故障诊断方法

作者:梁瑞刚;姚炽伟 刊名:山东工业技术 上传者:梁建芳

【摘要】针对共振解调方法中带通滤波器中心频率和带宽等参数选取的困难,本文结合谱峭度方法对其进行改进,首先利用Morlet小波对其进行小波分解,然后利用峭度最大的原则设计出最优带通滤波器,最后利用包络分析进行故障诊断,通过实际信号对本方法进行了验证,结果表明本方法具有较好的效果。

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柬工案技术 工业技术 基于谱峭度和 小波的滚动轴承 故障诊 断方法 梁瑞刚 ,姚炽伟 (装 甲兵工程学院机械工程系 ,北京 ) 摘 要 :针对共振解调方法 中带通滤波 器中心频率和 带宽等参数选取 的困难 ,本 文结合谱 峭度 方法对 其进行 改进,首先利用 小波对其 进行 小波分解,然后利用峭度最 大的原则设计 出最优 带通 滤波器,最后 利用包络分析 进行故障诊断 ,通过 实际信号对本方法进行 了验证 ,结 果 表 明本方法具有较好 的效 果。 关键词 :滚动轴承;故障诊 断;谱 峭度 ;包络 分析 : 滚动轴承 由于摩擦 系数小 、传动效率高、使用寿命长 、运 转精 度 高等优点 已广泛应用于 各类机械系统中 ,滚动轴承 的运行 状况关系到 整个机械系统的运行状 况 ,加强对滚动轴承故 障的预 判与 诊断有着十 分重要的工程应用 。但是 由于滚动轴承发生轻微故 障时 ,振动信号一 般 比较微弱 ,容易淹没在 复杂的环境噪音中 ,现有 的包络分 析技术 已 不能诊断此类故 障,因此 如何 精准定位滚动轴承故 障引起 的共振带 , 是滚动轴承故障研究的一个热点 。 小波分析等 时频分析方法的提出使得研究人 员可以同时分析故障 信号在时域和频域 的特性。小波分析是一种窗 口面 积一定但形状可变 的时频局部化分析 方法 ,在信 号低频部分有较 高的频 率分辨率乖较低 的时 间分辨率 ,在 高频 部分则相反 ,它 的这个性质使 得小波分析使用 于分析各类 工程 实际信号 ,具有较高 的自适 应能力。谱峭度概念最早 由 提出 ,由于它对含噪信号中的微 弱瞬态振动成分具有较高 的敏 感性 ,因此被广泛 用于提取轴承故 障信号 。本文 将小波分析与谱峭 度方法相结 合研 究分析滚动轴承 的故 障振动信号 ,通过小波分解先对 原始信号进 行若 干层的分析 ,将信号划分 为不同的频带 ,然后利用谱 峭度法则计算个频带 的峭度 值 ,最 大峭度值所对应的频带一般就是含 噪成分较多的频带 ,最后对其进行包络解调分析 ,获取信号故 障成分。 小波变换 ()设 ,即 (为一平方 可积 函数 ,若其傅 里 叶变 换中 ( 满足容许性条件 (): 厂 …(() 即 有界 ,则 称 为一个基小波或者母 小波 ()。 将母小波经过一系列伸缩和平移后 ,就可 以得到一个小波序列 : (): () 式 中,,,且 ,称 为伸缩 因子 ,为平移因子 。至此 我们可 以给 出信号 (的小波变换定义 : 当于混 合气体 中燃料 量 的增大 ,使得在 多孔介 质材 料 内,燃烧 的化 度最大 ; 学 反应进 行 的更加充 分 ,过 滤燃 烧更加 稳定 ,在一定 程度 上 ,减缓 ()在不 同的物 性参数下 ,火焰传播速 度与入 口速度呈 正比 了火焰面的传播速 度。 与当量 比呈反 比。 三种 物性参 数下 的多孔 介质 材料 ,火焰面 在氧化 锆材 料下传播 速 度是对 快 的 ,在碳 化硅 材料下 传播速 度是 最慢 的 ,这两 者之 间的 参考文 献 : 差 值最大 能达到 ,而 氧化铝 材料下速 度介于 两者之 间。 ,,, 这 主要是 由于 氧化锆 材料 导热系 数与气 体导 热系数之 间差 值在 三者 : 】 之 间 是 最 小 ,火 焰 面 传 播 阻 力 最 小 。 , , (): 结 论 , , ,

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