基于RLMD和WSET的变转速下滚动轴承故障诊断

在变转速工况下,对起重机、风机等重载设备中滚动轴承的故障诊断不够准确。针对这一问题,提出了一种基于鲁棒局部均值分解(RLMD)和同步提取小波变换(WSET)的故障诊断方法。首先,以振动信号分析为基础,研究了变转速下的滚动轴承的故障特征频率,对RLMD和WSET公式进行了推导;利用RLMD对滚动轴承振动信号进行了模式分解,以最大互相关系数原则选取了最佳分量;然后,对选取的分量进行了WSET,获得了能量集中的时频表示,从时频平面中提取了故障特征曲线,并将其与理论故障特征频率曲线进行了比较,从而进行了变转速下的故障诊断;最后,研究设计了多分量信号的数值模拟仿真实验,进行了轴承-齿轮故障综合试验台变转速滚动轴承的故障诊断。研究结果表明：所提出的方法能够很好地消除噪声的影响,获得准确的故障特征频率曲线,在变转速滚动轴承故障诊断中具有有效性。     

变工况下基于信息融合的地铁牵引电机轴承故障智能诊断

针对传统滚动轴承故障诊断方法过于依赖先验知识和专家经验,以及单一信号对某些故障识别率偏低的问题,提出一种变工况下基于信息融合的地铁牵引电机轴承故障诊断方法.首先搭建滚动轴承试验与多信息采集系统;其次对地铁牵引电机轴承进行缺陷预制并采集轴承试验过程中的声发射和振动信号;然后用小波包分解对原始信号进行处理并提取特征,再用卷积神经网络对归一化后的特征信息进行融合;最后建立二维卷积神经网络模型,对不同工况下的地铁牵引电机轴承故障进行智能诊断.试验结果表明:变工况下基于信息融合的地铁牵引电机轴承故障智能诊断方法,可在载荷和转速变化的情况下准确识别轴承的故障类型,当神经网络训练集与测试集涵盖工况相同时,准确度可达100％.     

基于变载荷的滚动轴承疲劳寿命强化试验

采用多工况8级试验载荷谱对基于变载荷的滚动轴承疲劳寿命强化试验进行研究,确定强化准则,制定强化试验方案,进行常载和变载滚动轴承疲劳寿命强化试验,并对试验数据进行处理。结果表明,强化试验方案及其数据处理方法是合理和正确的。     

变工况下滚动轴承故障注入静电监测方法研究

采用静电监测方法研究变工况下滚动轴承不同故障注入程度对应静电信号特征.将自主研发的磨损区域静电传感器(WSS)搭载滚动轴承实验平台,利用电火花加工技术(EDM)对实验轴承进行不同程度和位置故障注入,在变工况条件下进行了一系列滚动轴承静电监测实验.对实验中各阶段静电信号进行处理,提取均方根值(RMS)作为结果分析的特征值.实验结果表明,同一工况下轴承静电RMS随故障程度的增大而增大,证明静电感应方法可用于在线监测滚动轴承故障程度的变化,且比振动更为敏感;不同工况下轴承静电RMS受转速影响大于载荷;轴承故障注入位置的改变对轴承静电信号也存在影响.进一步利用多元回归分析给出该轴承静电RMS与各参数间的具体关系式,其判断系数R2达到97.7％且满足F检验和T检验,证明拟合效果良好.该研究结果为进一步利用静电监测方法进行轴承的故障诊断与寿命预测及实现仪器产品化奠定了基础.     

基于时变零相位滤波的变转速滚动轴承故障诊断

针对变转速下齿轮箱中滚动轴承故障调制特征的提取与分离,提出了基于时变零相位滤波的变转速滚动轴承故障诊断方法。该方法先用线调频小波路径追踪(CPP)算法从齿轮箱滚动轴承故障振动信号中估计出齿轮啮合频率,由啮合频率除以齿数得到齿轮箱的转速,同时,采用Hilbert包络解调方法获取轴承故障振动信号的包络信号;然后根据获取的转速信息设计各阶时变零相位滤波器;再采用各时变零相位滤波器对包络信号进行分析,获取各调制信号;最后,利用转速信号对求取的各调制信号进行阶次分析,并根据各阶次谱来诊断滚动轴承故障。算法仿真和应用实例分析表明,该方法可有效提取和分离变速齿轮箱中滚动轴承的各阶故障调制特征。     

基于VMD-WPD的异构特征与随机森林融合的轴承变工况故障诊断应用研究

滚动轴承在变转速工况下,振动故障信息受到转速调制,传统的FFT分析会产生严重的频谱混叠。为了有效解决轴承变转速工况的故障诊断问题,文章提出了一种基于异构特征融合的智能故障诊断方法,首先利用变分模态分解（VMD）和小波包分解（WPD）将非平稳的变转速信号分解为不同的分量,其次对不同的分量求取能量信息,利用能量信息构建基于模态和高低频的异构特征向量,最后将VMD-WPD的异构特征与随机森林的共智决策能力相结合,实现轴承智能故障诊断。试验表明,该方法能够较好地识别轴承变转速工况下的故障类型,为轴承的非平稳运行故障诊断研究提供参考。     

基于角域经验小波变换的滚动轴承故障诊断

针对变转速条件下滚动轴承故障特征难以提取的问题,提出了一种基于角域经验小波变换的变转速滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用等角度重采样将变转速下非平稳的滚动轴承故障振动信号转化为角域平稳信号,然后应用经验小波变换(Empirical mode decomposition,EWT)对角域平稳信号进行自适应分解,得到若干个经验模态分量,最后选择峭度值最大的经验模态分量进行包络谱分析,提取出滚动轴承故障的阶比特征。为提高经验小波变换的分解效率,对其频谱分割方法进行了改进。滚动轴承故障诊断实例表明,该方法能够有效地抑制噪声等干扰成分的影响,精确提取滚动轴承故障的阶比特征,为变转速条件下的滚动轴承故障诊断提供一种有效方法。     

无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取

无转速计下变工况滚动轴承振动信号中各信号分量来源难以确定以及瞬时转频准确估计困难,而现有大多数研究依赖于已知转速并关注于时变冲击带来的频谱畸变,鲜有在无转速计变工况下开展轴承故障特征提取探究。提出无转速计下变工况滚动轴承故障特征量化表征提取方法,从振动信号希尔伯特包络中提取轴承故障特征,为定量描述各振动包络分量间关系,提出基于来源假设的特征模型与量化表征方法,利用同步压缩小波变换的时频重排与可重构特性,基于最大能量与最小曲率准则依次估计多时频脊瞬时频率,为降低广义解调后振动包络中干扰分量对量化结果的影响,提出基于选择性重构与广义解调的变工况下干扰抑制与平稳化重置方法。将所提方法用于仿真信号以及轴承振动数据分析,10 k长度信号包络分量在不同来源假设下的特征提取用时约为3 s,同时在无转速计下实现了对2 s内转速变化分别约为300 r/min和200 r/min的内圈故障轴承以及复合故障轴承的特征提取。     

基于MSST和双通道CNN技术的变转速轴承故障诊断研究

针对变转速滚动轴承振动信号具有非平稳性特征,且故障特征难以有效提取的问题,提出了一种基于多次同步压缩变换和双通道卷积神经网络的滚动轴承故障智能诊断方法。首先,对变转速工况下滚动轴承的振动信号进行了多次同步压缩变换,获得了能量集中的时频图谱;然后,将其输入到采用不同尺寸的小卷积核双通道CNN中,提取了其故障特征信息,并通过Concatenate机制将其融合;最后,通过SoftMax函数输出轴承的故障识别结果;在一组变转速工况滚动轴承故障实验数据上取得了99%以上的故障识别率,验证了该方法的有效性,并与单通道CNN模型进行了对比。研究结果表明:TCNN的分类精度更高,准确率可达99.67%;该结果证明了改进后的模型具有较好的非线性拟合能力,同时也具有较强的鲁棒性,可有效应用于变转速滚动轴承故障诊断中。     

基于LMD和阶次跟踪分析的滚动轴承故障诊断

变转速工况下的滚动轴承故障振动信号具有多分量调制以及故障特征频率受到转频调制的特点,从而导致故障特征提取困难。对此,将局部均值分解(local mean decomposition,简称LMD)与阶次跟踪分析相结合,提出了一种变转速工况下的滚动轴承故障诊断方法。首先,采用阶次跟踪采样将时域滚动轴承故障振动信号转换到角域;然后,对角域信号进行LMD分解得到若干个乘积函数(product function,简称PF)分量;最后,对各个PF分量的瞬时幅值进行频谱分析,判断滚动轴承的故障部位和类型。通过对滚动轴承实验故障振动信号的分析,结果表明该方法能有效地应用于变转速工况下的滚动轴承故障诊断。     

POVMD与包络阶次谱的变工况滚动轴承故障诊断

针对变转速滚动轴承故障特征提取较难的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(parameter optimized variational mode decomposition,简称POVMD)与包络阶次谱的变工况滚动轴承故障诊断方法。首先,采用POVMD对变转速滚动轴承振动信号进行分解,得到若干个本征模态函数之和;其次,对各个分量的时域信号进行角域重采样,将时变信号转化为平稳信号处理,再利用Hilbert变换估计重采样后的平稳信号的包络;最后,对得到的包络信号进行阶比分析,从谱图中读取故障特征信息。将POVMD方法与经验模态分解进行了对比,仿真信号分析结果表明了POVMD方法的优越性。将提出的变转速滚动轴承故障诊断方法应用于试验数据分析,分析结果表明,所提出的方法能够实现变转速滚动轴承的故障诊断,而且诊断效果优于现有方法。     

基于信息熵的涡旋压缩机振动信号分析

为了定量描述涡旋压缩机的运行状态,应用信息熵理论,建立了一种基于时域的奇异谱熵、频域的功率谱熵、时 频域小波能量谱熵和小波空间特征谱熵的振动信号分析方法,并作为综合评价涡旋压缩机振动状态的定量特征指标。实现了在恒转速条件下涡旋盘固有频率的识别,定量分析了动涡盘轴向振动、径向柔性机构及轻微液击等对压缩机的影响。揭示了变转速条件下涡旋盘3种周期激变的运动形式及信息熵随着压缩机转速变化的规律。研究结果为涡旋压缩机故障诊断提供了基础数据。     

基于子小波布置和系数融合的轴承故障诊断

针对滚动轴承早期微弱故障特征难以提取的问题,提出一种基于子小波布置策略和小波系数融合的故障诊断方法。首先,布置子小波并进行小波变换;然后,根据峰度指标对多尺度小波系数进行融合集成;最后,运用自相关谱抑制噪声,突出故障信息。通过仿真信号和实际信号对该方法进行了验证,结果表明,该方法能够提取出微弱的故障特征,实现滚动轴承的早期故障诊断。     

基于LMD和HMM的旋转机械故障诊断

提出了基于局部均值分解（LMD）和隐马尔科夫模型(HMM)的旋转机械故障诊断方法。首先,对故障信号进行局部均值分解,提取瞬时能量作为故障特征向量;然后将故障特征向量输入HMM分类器进行模式识别,输出各状态的似然概率;以最大似然概率所对应的故障状态为诊断结果。通过滚动轴承点蚀故障诊断试验验证了该方法的有效性,并将其与基于EMD-HMM的故障诊断方法进行了比较。结果表明,基于LMD-HMM的故障诊断方法更适用于旋转机械的故障诊断。     

神经网络在滚动轴承故障诊断中的应用

提出了基于神经网络的滚动轴承故障诊断方法,以滚动轴承小波分解后的能量信息作为特征,通过神经网络作为分类器对滚动轴承故障进行识别,经过实验表明,该方法对于滚动轴承的故障诊断具有一定的应用价值,并可方便地推广到类似的诊断领域。     

基于粒子群算法的冷连轧机轧制负荷分配优化

利用粒子群算法设计了一种冷连轧轧制负荷分配的优化方法。根据某1450五机架冷连轧机生产工况,以压下量分配为自变量,以轧制力成比例分配为目标函数,将压下量分配的约束条件作为惩罚项,建立惩罚函数。通过粒子群多代运算,求出罚函数值最小点,得到压下负荷最佳分配点。实验证明,粒子群算法在轧制负荷分配计算中,具有算法实现简便、运算速度快、收敛性好等优点,可以作为一种冷连轧轧制负荷分配的新方法加以推广。     

LabVIEW和MATLAB混合编程在齿轮箱故障诊断系统中的应用

为了实现轧机传动部件的早期故障诊断,利用LabVIEW便捷的图形界面和MATLAB强大的数值分析功能,开发了一套齿轮箱故障诊断系统.通过LabVIEW调用MATLAB中的小波工具箱,并结合包络解调等方法实现故障信息的准确提取.经过模拟故障数据和高线精轧机故障的诊断实践,表明该系统运行可靠,并且能更早地识别故障隐患.     

基于小波相关滤波法的滚动轴承早期故障诊断方法研究

目前基于小波分析的滚动轴承故障诊断方法研究已经很多,但是这些方法对于强噪声背景下的早期故障微弱信号特征提取效果并不理想。为此,提出了适用于强噪声背景的小波相关滤波滚动轴承早期故障诊断方法。该方法将小波相关滤波降噪方法和Hilbert包络细化谱分析相结合:对被测信号进行小波相关滤波降噪处理,对降噪处理后的高频段尺度域的小波系数进行Hilbert包络细化谱分析。该方法在滚动轴承的早期故障诊断中的试验结果表明,该方法与直接小波系数包络谱诊断方法相比,较大地增强了对滚动轴承早期故障诊断的能力,在强噪声背景下有效地提取出滚动轴承的早期故障频率。     

基于变分模态分解的风电齿轮箱轴承故障诊断方法

双馈异步风力发电机采用变转速变桨距的控制策略以保持风力最大功率捕获,风电齿轮箱时刻处于变速变载的恶劣工况,其关键部件极易受到损伤.针对齿轮箱轴承故障特征易受到风机变工况干扰的问题,提出了一种变分模态分解与瑞利熵相结合的特征分析方法,实现对风电齿轮箱高速轴轴承健康状态系数的估计.本文以双馈异步风机齿轮箱高速轴轴承作为研究...     

基于Wavelet-HMM的旋转机械故障诊断方法研究

隐Markov模型是一个双随机过程，适用于动态过程的时间序列的建模并具有强大的时序模式分类能力，特别适合非平稳、重复再现性不佳的信号分析；小波变换具有多分辨率分析的特点，在时频两域都具有表征信号局部特征的能力。文中将小波变换和隐Markov模型相结合，提出基于小波变换的HMM状态识别法，利用Daubechies小波进行8尺度的小波分解，然后从小波分解结构中提取一维信号的低频系数作为特征向量，将其输入到各个状态HMM来进行训练，其中输出概率最大的状态即是机组运行状态，从而实现状态的识别，实验结果表明该方法很有效。