基于关联维数改进算法滚动轴承故障诊断

将分形理论应用于机械故障诊断领域,并针对实际应用中存在已久的关联维数计算不准和不好测评的问题,提出自动计算关联维数的改进算法.该算法在嵌入维数和延迟时间的参数选择上做了改进,并实现自动判别线性标度区.文中将改进的关联维数算法用于滚动轴承振动的数据,验证了关联维数自动算法作为故障诊断特征提取方法的可行性.     

基于小波包和分形盒维数的滚动轴承故障诊断

为诊断滚动轴承不同部件产生的故障,针对轴承故障信号具有非线性、非平稳振动的特点,运用小波包和分形理论,定量计算了滚动轴承不同部件故障信号及小波包重构信号的盒维数。实验结果表明,滚动轴承不同的故障类型具有不同的盒维数。正常滚动轴承盒维数最大,依次为滚珠故障盒维数、内环故障盒维数,外环故障盒维数最小。分形盒维数能定量地识别滚动轴承不同部件的故障,提高滚动轴承故障诊断的准确率,为滚动轴承智能故障诊断提供可靠依据。     

基于分形理论的滚动轴承故障诊断研究

针对滚动轴承振动信号的特点,从分形原理出发,利用分形维数的概念,对由滚动轴承故障产生的非平稳、非线性信号进行了分形特征的定量描述。试验结果表明,滚动轴承不同故障出现时,其分形维数明显不同。因此,可以利用分形维数有效地诊断出滚动轴承的故障。     

关联维数及其在故障诊断中的应用研究

从工程实际问题出发,论述了分形维数的基本概念和性质,给出了定量描述分形特征的重要参数－－关联维数的计算方法,分析了发动机故障的特点,提出了将关联维数用于汽车发动机故障诊断的技术路线及方法。     

EMD降噪和关联维数相结合在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承产生的非线性振动信号的特点,提出将EMD降噪和关联维数相结合来描述轴承工作状态进而对其进行故障诊断的方法.通过实验定量计算出EMD降噪前后滚动轴承正常工况和不同部件故障时的关联维数值,结果表明,经EMD降噪处理后,不同模式下的关联维数具有明显的可分性和严格的区间范围,可以作为智能监测与诊断的参考依据.     

广义分形维数在旋转机械故障诊断中的应用研究

运用分形理论，提出广义维数最小二乘法的计算公式，对实测的时域信号进行了广义维数计算，从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数。对故障样本进行功率谱分析、广义维数计算分析，提出谱能量与分形维数的关系，为用分形维数来分析故障的强度提供了依据。运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法，并通过实例诊断、识别故障及其故障程度，说明该方法具有较好的实效性。     

分形盒维数抗噪研究及其在故障诊断中的应用

针对不同噪声强度的影响,分析了分形盒维数的抗噪能力.实验结果表明:在信噪比较大时,分形盒维数基本不受影响,能够反映信号的真实分形特征;当信噪比较小时,分形盒维数的值随着噪声的增强而变大,并且具有明显的线性关系.由于分形盒维数具有抗噪性,当滤波方法比较简单时,仍然可以在一定程度上体现信号的非线性特征.因此,分形盒维数具有一定的抗噪性,可以在机械故障诊断中得到更广泛的应用.     

分形维数在内燃机振动诊断中的应用

将分形理论引入内燃机的振动诊断中,根据内燃机的配气定时,着重研究了缸盖振动信号中对应燃烧段的数据,计算其关联维数,将关联维数用于刻划内燃机缸盖在气门不同状态时表现的非线性行为,从而进行故障诊断与分类。结果表明,当气门在不同状态时,缺盖振动信号中对应燃烧段数据的关联维数是不同的,可以将其作为判断气门漏气的一个诊断特征量。     

基于分形的滚动轴承故障模式的识别

针对滚动轴承振动信号的特点，从分形原理出发，利用盒维数的概念，对滚动轴承故障产生的非平稳、非线性信号进行了定量描述。试验结果表明，由于滚动轴承不同故障的动力学产生的机制不同，其盒维数明显不同。因此利用盒维数可以准确地识别滚动轴承的故障模式。     

分形网格维数在齿轮故障诊断中的应用

在介绍分形和网格维数定义的基础上，着重概述了网格维数的计算方法和诊断原理，计算了齿轮在常见故障状态下的网格维数，并利用网格维数距离函数对齿轮的常见故障进行了识别。     

基于1 1／2维谱的滚动轴承故障诊断

提出了基于１１／２维谱的滚动轴承故障诊断新方法。１１／２维谱保留了信号的相位信息且能够有效抑制噪声。用１１／２维谱分析滚动轴承振动信号,可以提取由于二次相位耦合产生的非线性特征,识别故障模式。试验结果表明,这种方法能有效地诊断滚动轴承故障,且对初期故障很敏感。     

基于时频分布的行星齿轮箱滚动轴承故障诊断研究

齿轮箱滚动轴承缺陷的两个主要特征不仅与频率有关,而且与时间有着密切的关系.如果单从时域或者频域分析滚动轴承的故障信号,很难获得故障信号的特征全貌.使用时间和频率的联合函数来表示信号,将联合时频分析引入滚动轴承的故障诊断,进行信号分析,会更符合实际.文中结合实例对行星齿轮箱滚动轴承的各种振动信号进行分析,结果表明,通过对信号作伪Wigner-Ville分布(pseudo-Wigner-Ville distribution,PWD),能形象、直观地反映出轴承故障的时-频域信息,而且对故障信息具有较强的判别能力,得到比较理想的诊断结果,为机械振动的非平稳时变信号的分析提供了方便可行的手段.     

滚动轴承振动的周期平稳性分析及故障诊断

分析滚动轴承出现故障后振动信号的特征,在给出滚动轴承冲击信号数学模型的基础上,指出滚动轴承故障为典型的非平稳信号,具有很宽的频带,用幅值谱难以获得故障特征.利用滚动轴承回转工作的特点,推导滚动轴承故障信号的循环平稳性,指出该故障信号为几乎周期平稳信号.简单介绍二阶循环统计量的解调特性,提出先对滚动轴承故障信号进行带通滤波,然后利用二阶循环统计量解调来进行故障特征识别.对工业现场故障数据的分析表明所提出方法的有效性.     

旋转机械动态特性的分形特征及故障诊断

运用多重分形理论,提出广义维数最小二乘法的计算公式,对实测的时域信号进行了广义维数计算,得到广义维数序列值,并从广义维数中获取盒维数、信息维数、关联维数以及敏感维数,对故障样本进行广义维数计算分析,找出用分形维数分析识别故障的依据。此外,运用广义维数序列和数学方法相结合提出分形诊断分类方法,用广义维数最大相关系数和广义维数序列单值优化逼近原理方法,对待检信号的耦合故障分别进行了试验数据与动态振型数据的诊断、识别分类,收到了良好的一致效果。通过对转子系统故障诊断的实例说明从广义维数中提取的各分形维数都能较好地对故障状态进行诊断、识别,且耦合故障的分形诊断分类方法具有较好的实效性。     

基于分形维数的转子—机匣系统故障诊断研究

基于相空间重构,在优选重构参数的基础上,将分形维数应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断.建立以关联维数为特征量的故障诊断方法,实际诊断航空发动机转子-机匣系统故障;提出以Lyapunov维数为特征量的故障诊断新方法,并实际应用于航空发动机转子-机匣系统的故障诊断,弥补关联维数等分形维数计算中无标度区难以精确确定、限制分形维数在故障诊断中的实际应用的不足.     

滚动轴承故障特征信息的自动提取方法研究

提出基于小波包分析和包络检测的滚动轴承故障特征信息的自动提取力法。根据滚动轴承的故障冲击能激起轴承座或其他机械零部件产生共振的特性，对轴承振动信号进行快速傅里叶变换FFT分析，在频谱图中自动识别高频共振频带。然后利用小波包分析可以在全频带内把信号分解到相邻的不同频带上的特性，对滚动轴承的振动信号进行小波包分解，自动提取共振频带上的信号并进行重构。最后，对重构后的信号进行包络检波，实现滚动轴承故障特征信息的自动提取。通过对实际滚动轴承振动信号的分析，发现这种方法能非常有效地检测和诊断滚动轴承的故障．     

基于奇异谱的降噪方法及其在故障诊断技术中的应用

提出一种将振动信号在相空间进行重构,并利用重构吸引子轨道矩阵的奇异谱的特性来提高信噪比的方法。该方法已应用于滚动轴承和齿轮箱的故障诊断中,试验表明该方法能够有效地降低噪声,提高信噪比,突出振动信号的故障特征,从而提高设备故障诊断的准确率。     

LCD方法的改进及其在滚动轴承故障诊断中的应用

对局部特征尺度分解(Local characteristic-scale decomposition,简称LCD)方法进行了改进,分析了低频ISC分量(Intrinsic Scale Component,简称ISC)出现驻点的原因,提出了一种改进驻点的局部特征尺度分解方法,仿真信号的分析结果验证了改进的LCD方法的优越性。在此基础上将改进的LCD方法与包络谱相结合应用于滚动轴承故障诊断,采用改进的LCD方法对滚动轴承振动信号进行分解得到若干个ISC分量,对ISC分量进行包络谱分析从而识别滚动轴承的工作状态,实验数据的分析结果表明该方法的有效性。     

LCD和SWT在滚动轴承故障诊断中的应用

针对强噪声背景下滚动轴承故障诊断中存在的非平稳非线性信号特征提取这一难题,提出一种基于局部特征尺度分解(Local Characteristic-scale Decomposition,LCD)和同步压缩小波变换的方法(Synchrosqueezing Wavelet Transform, SWT),该方法首先对信号进行LCD分解,将其分解成多个內禀尺度函数(Intrinsic Scale Component,ISC),选取包含有效频率成分的ISC作为SWT的输入信号,使用SWT对其作进一步分析,从而提取有效频率特征。对强噪声背景下提取的滚动轴承外圈故障信号、内圈故障信号以及滚动体故障信号进行分析的结果表明,相比局部特征尺度分解、同步压缩小波变换等方法,该方法能够有效抑制噪声,从强噪声背景下提取出有效信号频率特征,从而能够有效判断滚动轴承的运转状况。同时该方法能够有效重构信号。     

基于声发射和关联维数的空气压缩机故障诊断技术研究

针对空气压缩机的结构复杂、振动激励源众多、故障诊断与状态检测难度大的问题,提出一种空气压缩机声发射信号的关联维数故障诊断方法.在分析关联维数计算的参数选择基础上,采用奇异值分析的嵌入维数计算法和平均位移的延迟时间计算法等获取声发射信号的关联维数.利用现场往复式压缩机模拟吸气阀座松动、吸气阀弹簧片变形、吸气阀弹簧片失效、阀片变形和阀片失效等五种典型故障.声发射信号的关联维数计算分析结果表明,设计方法能有效诊断压缩机气阀的故障模式.