基于改进经验小波变换的机车轴承故障诊断

机车轴承在噪声较大的背景下工作,发生故障时,难以有效地提取其故障特征,针对这一问题,提出了经验小波变换（EWT）方法。为克服经验小波变换方法中噪声分量干扰子频带划分的问题,提出一种采用信号时频峭度谱局部极小值划分频带的方法,基于子频带构造正交小波滤波器组对信号进行EWT分解。仿真实验和工程应用表明,改进后的EWT能够较好地克服噪声分量对子频带划分的干扰,有效地分离出机车轴承损伤故障的特征。     

基于小波变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动体轴承故障诊断的故障频率获取问题,利用小波变换对故障轴承采集的数据进行故障特征频率提取分析。首先根据Harr小波理论,给出基于Harr小波的信号分解与重构算法;然后根据轴承元件之间滚动接触的速度关系建立的方程,求得滚动轴承的特征频率;最后以西储大学的6203-2RS JEM SKF深沟球轴承作为研究对象,对轴承的外圈、滚动体和内圈进行故障诊断,利用MATLAB编写小波变换程序并进行仿真分析。仿真结果表明:利用小波变换可以准确的判断滚动轴承的故障振动信号,得出与轴承理论上特征频率相对应的频率点。     

滚动轴承表面损伤故障智能诊断新方法

本文针对目前基于小波变换的滚动轴承故障诊断研究中普遍存在小波变换参数选取和故障特征计算无法自动完成的问题,提出了一种基于小波包变换的滚动轴承故障特征自动提取技术,实现了小波函数参数的自动选取和故障特征的自动提取.最后,基于结构自适应神经网络方法建立了滚动轴承的集成神经网络智能诊断模型,利用实际的滚动轴承实验数据进行了验证,结果表明了本文方法的有效性.     

基于瞬时故障特征频率曲线提取的变转速滚动轴承故障诊断

提出了一种基于瞬时故障特征频率曲线提取的阶比分析诊断方法,首先,采用希尔伯特变换获得滚动轴承振动信号的包络信号;然后,采用同步挤压小波变换对包络信号进行时频分析,根据所得时频图确定滚动轴承瞬时故障特征频率曲线的频率范围,经过阈值处理、频率校准、曲线拟合估计瞬时故障特征频率;最后,根据瞬时故障特征频率进行等角度重采样及频谱分析获得阶比谱,根据故障特征系数和阶比谱图判定轴承故障。     

基于FSWT细化时频谱SVD降噪的冲击特征分离方法

为有效提取滚动轴承故障振动信号的故障冲击特征,提出了基于FSWT细化时频谱SVD降噪的冲击特征分离提取方法。首先对原始信号进行频率切片小波变换得到全频带下的时频分布,然后根据时频谱能量分布特点选择出感兴趣的时频区域,再以较高的时频分辨率对感兴趣的时频区域进行细化分析得到细化的时频谱,从而分割出含有故障特征时频区域。为克服噪声对细化时频谱精度的影响,FSWT细化分析过程融入SVD降噪,通过对FSWT细化时频谱系数矩阵进行奇异值差分谱阈值降噪,使得FSWT细化时频谱的冲击特征更加明显,最后通对降噪后的细化时频谱进行FSWT逆变换重构,分离出故障冲击信号。仿真分析和故障诊断实例表明,基于FSWT细化时频谱SVD降噪的冲击特征分离提取方法能够成功从低信噪比信号中提取出周期性的冲击特征,有效地实现对滚动轴承各种故障的诊断。     

基于频率切片小波变换时频分析的齿轮故障诊断

为了在强噪声中有效提取齿轮的故障特征,提出了一种基于频率切片小波变换时频分析的齿轮故障诊断方法。先对信号进行频率切片小波变换,得到在全频带下的时频分布,然后在此基础上分割出含有故障特征的时频区域,再通过对该区域进行时频阈值滤波和逆变换重构分离出有效的故障特征。仿真实验和实测信号分析表明,这种方法可从噪声信号中分离出有效的特征分量,在齿轮故障诊断方面取得了较好的应用效果。     

奇异性检测在滚动轴承外圈损伤故障诊断中的应用

以转子动力学、Hertz接触理论和非线性动力学理论为基础,建立了具有表面损伤故障的滚动轴承-转子系统的动力学模型。针对系统在该故障下出现冲击等瞬态信息,利用小波变换对正常和外圈损伤两种情况下的振动信号进行奇异性检测,得出了此类故障的特征。     

基于压缩激励残差神经网络的轴承损伤诊断

滚动轴承是旋转机械的重要零件之一,文中针对滚动轴承损伤类型有效识别问题,提出了一种基于压缩激励残差神经网络的滚动轴承损伤诊断方法。本方法对轴承原始振动信号使用连续小波变换提取特征,形成二维时频样本,再利用样本对压缩激励残差神经网络进行训练,最后在全连接层使用Softmax分类器实现对轴承损伤的分类。用QPZZ-Ⅱ旋转机械振动损伤实验平台数据验证模型性能。实验结果表明：该方法对不同负载下滚动轴承损伤识别的准确率达99.95%,具有良好的泛化性和鲁棒性。     

基于对角切片谱和灰色关联度的滚动轴承内圈损伤程度评价方法研究

针对滚动轴承前期故障特征信息微弱且易受噪声影响,导致轴承故障损伤程度难以判断的问题,提出一种基于三阶累积量对角切片谱和灰色关联理论的新方法,来获取轴承故障部位以及损伤直径大小。利用三阶累积量对角切片谱抑制高斯噪声以及能够识别二次相位耦合信号等特性,判断出轴承故障部位信息;利用灰色关联理论对三阶累积量对角切片数据进行峭度指标、脉冲指标以及裕度指标分析,得到轴承前期故障损伤程度曲线图。通过该方法对实际信号进行分析,非常清楚的得到轴承故障部位以及损伤直径大小,表明了该方法的可行性以及实用性。     

基于小波包变换的滚动轴承故障诊断

针对故障轴承振动信号能量集中与调制的特点,提出了一种基于小波包能量法与Hilbert变换的滚动轴承故障诊断方法。使用小波包变换对振动信号进行分解、重构及能量计算,并应用Hilbert变换对能量集中频段的重构信号进行解调和频谱分析,提取故障特征频率。同时针对诊断过程中故障特征参数依靠人工计算的问题,提出故障特征参数自动提取方法。实际的滚动轴承实验数据的处理和分析结果表明,该诊断方法能够准确、快速地识别滚动轴承表面损伤的故障模式。     

基于IEWT和MCKD的滚动轴承故障诊断方法

针对经验小波变换（Empirical wavelet transform,EWT）对强噪声环境中滚动轴承微弱故障诊断的不足,主要是傅里叶频谱分段不当的问题。提出一种基于最大相关峭度解卷积（Maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD）降噪与改进EWT相结合的滚动轴承早期故障识别方法。首先采用最大相关峭度解卷积算法以包络谱的相关峭度最大化为目标对原信号进行降噪处理、检测信号中的周期性冲击成分,然后根据信号Fourier频谱的包络极大值进行分段,通过分析各频段平方包络谱中明显的频率成分来诊断故障。新方法能有效降噪、增强信号中周期性冲击特征、降低单次偶然冲击的影响、抑制非冲击成分。通过对含外圈、内圈故障的滚动轴承进行试验分析,结果表明,相比于快速谱峭度图和小波包络分析方法,该方法提取出的特征更加明显,能有效实现滚动轴承早期微弱故障的识别。     

基于最大小波奇异谱的轴承故障诊断方法

研究小波奇异谱在轴承故障诊断中的应用问题,针对小波奇异谱熵无法有效实现故障诊断的不足,提出以最大小波奇异谱为特征的轴承故障诊断方法。该方法利用小波变换后的系数矩阵的最大奇异值作为故障诊断特征,并将试验结果与以小波奇异谱熵为特征的方法进行比较。结果表明,该方法在识别性能上有显著提高。试验从小波基、窗口宽度两个层面对该方法的诊断性能进行了分析,证明该方法具有较强的稳定性和鲁棒性。     

IEWT和FSK在齿轮与滚动轴承故障诊断中的应用

改进的经验小波变换方法(improved empirical wavelet transform,简称IEWT)是一种新的自适应性信号处理方法,将这种方法和快速谱峭度(fast spectral kurtosis,简称FSK)相结合,进行齿轮与滚动轴承的故障诊断。首先,采用IEWT对信号进行分解,筛选出故障特征最为明显的2个分量并重构信号;其次,对重构信号进行快速谱峭度滤波;最后,对滤波后的信号进行包络谱分析,提取出信号的故障特征。分析齿轮断齿及滚动轴承故障信号,与直接包络谱和基于EMD经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)方法的FSK滤波包络谱分析方法相比可知,采用IEWT处理后再进行FSK滤波的信号进行包络谱分析更具有区分性,可有效识别齿轮和滚动轴承的故障特征。     

运用小波包峭度包络的滚动轴承故障诊断

根据滚动轴承振动信号的性质,提出了一种基于小波包系数、峭度最大值原则及包络谱分析的滚动轴承故障自动诊断方法.首先,用小波包将信号分解到不同的频段上,再对不同频段的小波包系数计算其峭度值;然后,根据峭度值最大原则,自动确定由轴承缺陷所引起的共振频率所在的频带;最后,对该频带的小波包系数进行包络谱分析,以确定故障频率.此方法能够提高滚动轴承故障诊断的可靠性和便捷性.     

基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断

提出了一种基于多尺度Hermitian小波包络谱的轴承故障诊断方法。该方法综合利用了Hermitian小波和包络谱分析技术的优点,首先对轴承故障振动信号进行Hermitian连续小波变换,得到小波分解的实部和虚部,然后计算振动信号的多尺度包络谱。对齿轮箱轴承故障振动信号的分析表明,该方法在强噪声环境下能有效识别轴承内圈故障和外圈故障。     

考虑局部故障边缘形态的球轴承振动特征

在分析球与不同边缘形态的局部故障之间接触关系的基础上,根据赫兹接触理论建立了球与局部故障光滑圆柱型边缘之间的接触刚度模型,以及球进入故障区域时的时变位移激励模型。考虑弹性流体动力润滑油膜的影响,提出时变冲击激励耦合的球轴承圆弧边缘型局部故障动力学模型。该模型考虑了故障边缘形态特征变化引起的球进入故障时的时变额外位移激励,以及球与故障边缘之间的时变接触刚度。研究滚道表面圆弧型边缘型局部故障激励下的球轴承振动响应特征,并分析故障边缘形态变化对球轴承振动响应特征的影响规律,解决了尖锐边缘型局部故障模型无法描述其边缘形态变化的问题,为获得可靠的局部故障球轴承的动力学响应特征提供新的手段和方法,也为球轴承局部故障的准确识别与定量诊断提供一定的理论依据。     

强抗噪时频分析方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

根据滚动轴承发生故障时呈现出循环平稳的特征,将基于二阶循环统计量的谱相关或谱相关密度分析方法加以改进,提出一种新的时频分析方法。经仿真验证,所述方法相对于谱相关分析方法具有很强的抗噪能力;针对轴承发生故障时的调制特征,往往只需要提取出故障频率即循环调制频率而不必提取调制现象的载频,在所述方法的基础上,将其加以改进,改进后的谱分析方法只提取出调制频率,通过滚动轴承三种故障试验(内、外圈故障及滚动体故障)验证了其具有更清晰的表达效果和更好的故障特征提取效果。