轴承早期故障特征提取方法研究

针对滚动轴承早期故障信号被背景噪声淹没、故障特征不明显的问题,提出一种基于小波包分解和互补集合经验模态分解(CEEMD)的轴承早期故障信号特征提取方法.利用Matlab软件对采集到的轴承振动信号进行快速谱峭度分析,根据峭度最大化原则确定带通滤波器的中心频率和带宽,设计带通滤波器;对经过带通滤波器滤波后的信号进行小波包分解和CEEMD分解,根据峭度、相关系数筛选出有效本征模态函数(IMF)分量;利用IMF分量重构小波包信号,对重构小波包信号进行包络谱分析,提取轴承早期故障信号特征频率.该方法通过谱峭度分析降低背景噪声干扰,通过小波包分解增强故障冲击信号,并将CEEMD与小波包分解相结合,解决经典EMD分解存在的模态混叠、无效分量问题.仿真结果表明,相较于传统包络解调算法,重构后信号的背景噪声得到抑制,故障特征分量突出,验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于改进的EEMD-Hilbert包络解调轴箱轴承故障诊断

为解决在轴箱轴承故障诊断中,原始振动信号带通滤波器参数选择依靠主观工作经验,EEMD分解技术中多个IMF分量分析效率及准确性较低等问题,提出一种改进的EEMD-Hilbert包络解调方法.该方法采用EEMD对原始信号进行分解,利用双相关系数法及阈值法选取有效本征模态分量,通过对本征模态分量进行Hilbert包络解调,获取包络信号幅值谱作为故障特征量进行轴箱轴承故障诊断.并通过轴箱轴承实验台测试验证了该方法的有效性.     

基于多准则融合的滚动轴承振动信号消噪方法

针对滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,提出了基于多准则融合的滚动轴承振动信号消噪方法。该方法采用集合经验模态分解(EEMD)方法对原始振动信号进行分解得到一组IMF分量,计算各阶IMF分量和原始振动信号的相关系数、各阶IMF分量和原始振动信号包络谱的J散度、各阶IMF分量的峭度值;分别根据相关系数准则、J散度准则、峭度准则选取有效IMF分量,将同时保留的IMF分量作为有效分量进行信号重构。实验结果表明,该方法可以有效地提取滚动轴承早期微弱故障信息,能够有效抑制经验模态分解(EMD)中的模态混叠问题,同时削弱低频噪声,突出高频共振成分,具有良好的自适应性。     

基于局部特征尺度分解与瞬时频率谱的齿轮故障诊断

齿轮故障振动信号具有非平稳、非线性特征,且可视为多个调幅-调频分量的叠加,单个调幅-调频分量的瞬时频率蕴含了齿轮的故障特征;为了将信号准确分解、获得单分量的瞬时频率,进而根据瞬时频率谱进行齿轮故障诊断,提出了局部特征尺度分解与瞬时频率谱相结合的故障诊断方法;该方法首先对齿轮振动信号运用局部特征尺度分解,得到若干个瞬时频率有物理意义的内禀尺度分量,然后分别应用希尔伯特变换技术求取每个分量的瞬时频率,并对瞬时频率进行傅里叶变换得到瞬时频率谱,最后根据瞬时频率谱进行故障诊断;对齿轮断齿故障实验数据进行了方法有效性分析,分析结果表明:该方法不仅能够准确诊断出齿轮箱故障情况,还能定位发生故障的齿轮,该方法可有效地应用于齿轮故障诊断。     

经验模态分解与EOSA方法的滚动轴承故障诊断

提出了一种利用经验模态分解(EMD)与Teager能量算子解调算法(EOSA)相结合的滚动轴承故障诊断方法;故障轴承振动信号往往是多分量AM-FM信号,首先对滚动轴承内圈故障调制信号进行EMD分解,得到若干个不同特征时间尺度的内禀模态信号(IMF),然后利用Teager能量算子解调法计算各个内禀模态信号的瞬时幅值,对主要内禀模态信号的瞬时幅值包络谱进行分析,可提取轴承故障信号特征信息;实验分析结果表明,利用经验模态分解与EOSA相结合的方法,可有效提取6205-2RS型深沟球滚动轴承的内圈特征频率fi=162.2Hz及其倍频。     

煤机设备轴承故障诊断方法

煤机设备滚动轴承早期故障特征微弱,且易受载荷、工况等因素的影响而被噪声淹没,导致轴承故障诊断困难。现有研究大多采用单一算法处理轴承故障信号,故障特征提取精度和故障诊断准确性有待进一步提高。提出了一种融合局部特征尺度分解（LCD）和奇异值分解（SVD）的煤机设备轴承故障诊断方法：采用LCD方法将煤机设备轴承振动信号分解为若干个内凛尺度分量（ISC）,实现信号初步降噪;计算各ISC的香农熵,选择香农熵最小的ISC进行SVD,并构建SVD信号的奇异值差分谱,针对最大突变分量进行信号重构,实现信号增强去噪;对重构信号进行Hilbert包络解调,得到轴承故障特征频率,进而判断轴承故障。采用现场实测数据对基于LCD-SVD的煤机设备轴承故障诊断方法进行验证,结果表明,该方法可准确提取出轴承故障特征频率,从而实现煤机设备轴承早期故障诊断。     

基于变分模态分解改进方法的滚动轴承故障特征提取

针对滚动轴承早期故障振动信号信噪比低、故障特征提取困难的问题,提出了基 于多相关-变分模态分解(MC-VMD)的滚动轴承故障诊断方法。首先对多加速度传感器采集到的 信号进行多相关处理以突出故障信号特征;然后通过VMD 自适应地将信号分解成多个本征模 态分量(IMFs),运用谱峭度法和包络解调对相关峭度较大的分量进行分析;最后通过包络谱识 别出滚动轴承的工作状态和故障类型。将该方法应用到滚动轴承故障实例数据中,实验结果表 明,该方法可有效提取滚动轴承故障特征频率信息。     

自动扶梯链轮轴承的振动信号特征提取分类方法研究

为了提高自动扶梯链轮轴承故障诊断准确率,针对轴承振动信号特征提取方法的问题,本文使用经验模态对原始信号进行分解,通过包络谱方法选取优化分解后得到多个模态分量中的最优模态分量,引入多角度特征度量提取故障特征值.根据轴承振动信号数据的振动特性建立更趋向于故障特征类别信息的轴承信号特征组,避免了单一度量特征提取绝对化问题.使...     

一种采煤机截割部滚动轴承故障诊断方法

针对采煤机截割部滚筒轴承结构复杂极易损坏,且单凭借人为经验难以对故障进行定位判别的问题,提出了一种基于入人工蚁群-模拟退火算法的自适应时变滤波经验模态分解方法,去掉了原始振动信号中的低频干扰,画信号快速峭度图以峭度最大处对应的中心频率和带宽来设定带通滤波器参数,以进一步突出信号的高频特征,对经过处理后的信号平方包络后画包络谱图,将计算所得理论故障频率和包络谱图最大幅值处所对应的频率对比,从而对故障类型进行判别;通过采煤机试验表明所提方法能够适用于采煤机实际工程应用,可以有效消除信号中低频干扰部分,提高振动信号的峭度特征,并在不同转速和不同故障尺寸的条件下下分别达到100%和88.9%的故障判别率。     

基于信号经验模态分解与分集合并的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合信号经验模态分解与分集合并,提出了一种新的故障诊断方法;首先,运用经验模态分解对齿轮振动信号进行分解得到若干个分量;其次,根据分量的峭度大小以及相邻分量的峭度是否接近,筛选、合成有效分量;然后,运用等增益分集合并技术对有效分量进行合并,即将其包络进行叠加;接着,使用快速傅立叶变换得到信号包络和的频率谱;最后,根据该频率谱进行故障诊断;通过对仿真信号和齿轮断齿故障振动信号的分析,验证了方法的有效性.     

基于相关峭度反卷积逆滤波器的薄膜生产线故障监测

在薄膜生产的过程中,由于模块或者部件的失效会产生随机故障;为了减少故障的发生,保证设备能够安全高效地运行,通过对关键的机组振动进行采样分析,采用基于相关峭度的故障检测方法,设计最大三阶相关峭度(M3CKD)反卷积逆滤波器,以采集到的实时数据序列的三阶相关峭度最大作为代价函数,提取并识别机组振动信号峰值,进行故障信号识别与定位;算法性能验证结果表明了该算法的可行性及可操作性,并且算法有较快的收敛速度和较好的稳定性,能有效地识别故障信号,适用于实际的薄膜生产线工业生产过程。     

基于Gibbs抽样的轴承故障诊断方法

针对现有轴承故障诊断方法的不足,即诊断片面性问题,提出了一种基于Gibbs抽样的轴承故障诊断方法。首先对轴承振动信号进行局部特征尺度分解（LCD）得到内禀尺度分量（ISC）;然后对轴承振动信号和ISC分别提取时域特征,按照特征敏感度高低对时域特征排名,选择排名靠前的特征组成特征集;其次使用特征集训练产生基于Gibbs抽样的多维高斯分布模型;最后通过后验分析得到概率,实现轴承故障诊断。实验结果表明诊断正确率达到100%,与基于SVM的轴承诊断方法相比,在特征数为43个时诊断正确率提升了11.1个百分点。所提方法能够有效地对滚动轴承故障状态进行诊断,对高维复杂的轴承故障数据也有很好的诊断效果。     

基于经验模态分解与差分包络谱的齿轮故障诊断

为了准确地进行齿轮故障诊断,结合经验模态分解与纯调频信号差分包络谱,对齿轮故障诊断提出了一种新方法;首先,对齿轮振动信号进行经验模态分解得到多个不同分量;其次,根据峭度最大分量及其相邻分量的峭度值情况,合成有效分量;然后,运用经验调幅-调频分解得到纯调频信号;接着,将纯调频信号应用经验调幅-调频分解及傅里叶变换得到纯调频信号差分包络谱;最后,观察分析纯调频信号的差分包络谱进行故障诊断;利用该方法对断齿齿轮的振动信号进行分析,验证了方法的有效性。     

基于卷积自编码神经网络的航空发动机轴承故障诊断方法研究

航空发动机轴承早期故障多是由于裂纹、疲劳剥落和保持架损坏造成的,这类型的故障在发动机振动信号中均会产生瞬时的冲击;但是,在早期故障中,振动信号由于夹杂过多部件耦合激励,缺陷冲击信号很难辨识,早期故障诊断十分困难;采用了基于卷积自编码网络的航空发动机轴承早期冲击故障特征提取方法,通过分析信号中冲击成分的周期性,利用卷积自编码网络的平移不变学习特性,自动捕获信号中的周期成分,将信号分解为由卷积核重构的多个特征分量,实现信号特征分量的自学习,考虑到峭度指标对信号冲击成分描述的特点,使用峭度指标作为最优特征分量的选取指标,进而实现早期冲击故障特征的提取;最后利用仿真数据和轴承数据验证了该方法的有效性.     

敏感SVD和EEMD的故障诊断方法研究

在噪声干扰下有效提取振动信号所包含的微弱故障特征,是轴承故障诊断的关键问题,提出了一种基于敏感奇异值分解(SSVD)和总体平均经验模态分解(EEMD)的故障诊断方法.对时域振动信号进行敏感SVD分析,通过敏感因子选择反映故障冲击特征的敏感SVD分量,并利用定位因子定位分量信号所对应奇异值进行振动信号重构,以滤除噪声干扰;对降噪信号进行EEMD,根据峭度准则选取故障信息丰富的敏感固有模态分量(IMF),有效提取局部微弱故障信息;利用Teager-Kaiser能量算子(TKEO)计算故障信息的瞬时能量,并对其进行频谱分析,获取故障特征频率,以识别故障类型.方法应用于轴承故障诊断,实验证明了所提方法的有效性.     

自适应经验小波塔式分解的齿轮微弱故障诊断方法

针对强背景噪声下齿轮微弱故障特征难以有效提取的问题,本文提出了一种基于自适应经验小波塔式分解的齿轮故障诊断方法 .首先,在齿轮故障信号傅立叶变换基础上,通过设定分解层数对信号频谱进行有效划分,进行经验小波变换;然后进一步提出时-频峭度指标,绘制信号在不同分解层数下各分量信号的时-频峭度图,确定所感兴趣的最优共振频段范围;最终得到最优单分量信号,利用包络解调分析提取齿轮微弱故障特征.采用所提方法对齿轮故障信号进行分析,结果表明该方法可以有效提取齿轮微弱故障特征,而传统经验小波方法因为受强背景噪声影响较大,无法准确提取齿轮微弱故障特征信息.