基于EMD与对数能量的滚动轴承故障诊断方法

滚动轴承在发生损伤时,产生周期性脉冲振动,提取冲击振动的周期特征是故障诊断的关键。为了提取滚动轴承的故障特征频率,根据滚动轴承的振动响应信号特征,提出基于经验模态分解(EMD)和对数能量的故障特征频率提取方法。首先通过经验模态分解找到包含故障信息的本征模态函数（IMF）,然后对IMF的短时能量进行积分并取自然对数,获得信号的对数能量变化曲线,最后通过对曲线的谱分析,找到轴承的故障特征频率。仿真和实验数据验证了该方法的有效性,并和Hilbert包络法与能量算子法进行了对比,表明该方法能更显著地突出故障特征频率。     

基于EMD和改进Teager能量算子的轴承故障诊断

为实现在非线性非平稳的轴承振动信号中提取出故障特征频率,提出了一种经验模态分解(EMD)和改进的Teager能量算子(NTEO)相结合的故障诊断方法。首先通过EMD将振动信号分解为若干阶本征模态分量(IMF),计算各阶IMF的峭度和与原信号的相关系数,利用峭度和相关系数均较大的IMF进行信号的重构,然后利用NTEO计算重构信号的瞬时Teager能量序列,最后对能量序列进行FFT变换,提取轴承的故障特征频率。分别对轴承内圈和外圈故障的振动信号进行分析,清晰地提取出了故障特征频率,并通过与传统Hilbert包络谱和Teager能量谱进行对比,验证了方法的有效性。     

基于特征频率组的铣削颤振识别

金属切削过程中的颤振,易降低工件加工质量和机床加工精度。为实现对加工过程中颤振的在线监测,设计颤振的在线分析和识别方法十分必要。文章基于对主轴加速度信号的频域分析,提出了用于振动识别的特征频率组的分析方法,特征频率组包含了强迫振动或颤振的典型频谱信息。该方法采用加速度传感器,获取主轴的振动信号,以特征频率组为识别特征,对铣削加工的稳定性进行识别,并通过铣削试验进行验证。试验结果表明:与时域分析的方法相比,该方法利用的频域特征,无须阈值和人为判断,适用于在线的识别与分析。     

基于FFT与CS-SVM的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号强噪声背景和非线性等特点,为精确识别滚动轴承的故障特征频率并精准分类,提出了一种基于Hanning窗插值快速傅里叶变换并利用布谷鸟算法优化支持向量机的滚动轴承故障诊断新方法。采用Hanning窗对得到的频域信号进行加窗处理并求得样本特征的均方根特征值;经过布谷鸟算法优化后的支持向量机(CS-SVM)对样本数据进行故障诊断分类。通过凯斯西储大学的轴承故障振动信号数据进行的实验,验证了该混合智能诊断方法的有效性和优势,结果表明:所提出的方法可以对轴承故障准确进行分类。     

MED和WPT技术在轴承故障检测中的应用

针对滚动轴承早期故障信息难以提取的问题,提出了一种基于最小熵卷积(MED)、小波包分解(WPT)和包络分析轴承故障检测技术,首先把采集的振动信号进行最小熵卷积处理,并根据包络谱稀疏度选择MED的滤波器长度。然后再将卷积后信号进行小波包分解,从所有的小波包节点中选择出包含故障敏感信息的节点。最后通过功率谱凸显轴承故障特征频率信息。通过实际信号对该方法进行了验证,结果表明该方法能够准确判明轴承运行状态。     

基于多元变模式分解的机械设备故障诊断方法

机械设备在运行时，其振动信号往往表现为非平稳信号。传统的时频分析方法在处理含有强噪声和强调制的非平稳信号时，常表现出降噪效果不明显、不能准确提取故障特征频率等缺陷。为此，提出一种基于多元变模式分解的机械设备故障诊断方法。通过建立约束变分模型表达式，将多个信号在相同的频率尺度分解为相同数量的固有模态函数（IMF）之和，每一个IMF都是一个调频调幅信号。为验证所提方法的有效性，将所提方法应用于多传感器采集的轴承故障信号分析。结果表明：所提方法对复杂环境下机械设备振动信号的降噪和故障特征提取效果较好，验证了其可靠性。     

电机轴承故障的多尺度排列熵特征提取与GK识别

为了有效提取电机轴承故障特征并准确识别出故障类型,提出了复合多尺度排列熵偏均值的特征参数提取和GK聚类的模式识别方法。在故障特征提取方面,使用自适应局部迭代滤波对振动信号进行分解,选择与原振动信号相关性较大的前3个分量,计算分量信号的复合多尺度排列熵偏均值作为特征参数,则每个振动信号得到了一个三维特征向量;在模式识别方面,使用GK算法对特征参数进行聚类。使用美国某大学的电机轴承数据进行效果验证,与基于EMD分解的特征参数比,ALIF分解所得特征的聚类效果更好,类与类之间区分明显,不存在交叉混叠现象,且样本围绕类心的分布更加紧凑。实验结果证明了故障特征提取方法和故障模式识别方法的有效性。     

基于CEEMDAN-FastICA的滚动轴承故障特征提取

针对轴承早期故障信号微弱、故障特征难以提取的问题,提出一种将完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与快速独立分量分析(FastICA)相结合的故障特征提取方法。该方法首先利用CEEMDAN将轴承故障信号进行分解,得到一系列模态分量(IMF);然后依据峭度准则选取相应分量进行重构,引入虚拟噪声通道;最后利用FastICA对重构信号进行解混去噪,分离出源信号的最佳估计信号后进行包络谱分析进而提取故障特征频率。该方法通过LabVIEW软件平台进行编程实现。仿真信号和轴承故障实验信号的研究结果均表明该方法可明显降低噪声和调制成分干扰,突出故障特征频率成分。     

基于CEEMDAN-MPE的滚动轴承故障识别

针对滚动轴承振动信号的非平稳特性,实际工况下难以采集大量的样本信号分析故障状态,提出基于自适应噪声的完备经验模态分解(CEEMDAN)与多尺度排列熵(MPE)相融合的故障识别方法。首先,对振动信号进行小波阈值去噪,利用CEEMDAN算法对去噪后的非平稳振动信号自适应分解,对分解后的若干个固有模式分量(IMF)计算互相关系数;然后,重构信号,计算其MPE并组成故障特征向量;最后,把特征向量输入到支持向量机(SVM)中,以识别滚动轴承的故障类型。通过对仿真信号以及实际实验数据的对比验证分析,有效证明了该方法的识别准确率比基于EMDMPE的故障识别方法提高5%,结果表明:基于CEEMDAN-MPE的滚动轴承SVM故障识别方法可以更准确地提取轴承的特征,并识别轴承的故障状态,有更强的实用性和有效性。     

基于声信号的滚动轴承故障诊断

对现有振动传感器存在安装困难等问题,提出了基于声信号的滚动轴承故障诊断方法;利用声学传感器,采用非接触方式采集故障轴承声信号;通过Matlab设计线性相位FIR滤波器,得到所需频带的冲击响应序列;通过Hilbert变换,得到被故障源调制信号的包络信号;通过对包络信号进行频谱分析,确定滚动轴承的故障类型。利用该方法对实验台故障轴承进行诊断,得到了准确的诊断结果,验证了方法的可行性与有效性。     

基于多层降噪处理的轴承故障特征提取方法

针对滚动轴承振动信号的故障信息难以准确获取问题,提出一种新的基于多层降噪处理的轴承故障特征提取方法。所提方法首先依据小波包变换原理处理原始轴承信号,消除噪声干扰;变换后的振动信号用经验模态分解方法处理可得若干个IMF分量,计算所得分量与变换所得信号间的互相关系数,并依据相关系数准则筛选有用分量完成振动信号的重构;再通过自相关方法剔除重构信号中的混叠干扰信号,实现振动信号的多层降噪;最后对去噪后的重构信号解调处理,获取信号包络谱图并分析,得到所需故障特征。试验结果表明该方法能够有效地消除原始信号中的干扰和噪声,分离出清晰的故障振动信号并获取有用的故障特征。     

用故障诊断方法判断机床主轴轴承的工作状态

论文阐述了利用轴承振动信号可判断机床主轴轴承的工作状态，通过频谱分析可对轴承进行故障诊断及预紧力确定；应用B＆K2148采集振动信号，MATLAB进行数据处理，对CKS6116型机床主轴前轴承进行了故障诊断与预紧力分析并取得了满意的效果。     

基于DT-CWT和能量算子解调的滚动轴承故障诊断研究

滚动轴承出现局部损伤时会产生周期性冲击,振动信号往往具有调制特征,为了能够准确、有效地检测出轴承故障,提出了双树复小波和能量算子解调的诊断方法。首先运用双树复小波对采集到的轴承振动信号进行分解,得到若干个不同频带的分量,提取信号中能量集中的高频调制频带进行信号重构。然后采用能量算子的方法对重构信号进行解调。最后对解调得到的瞬时幅值进行频谱分析便能准确提取故障特征频率。通过信号仿真和实验数据处理结果证明了该方法的有效性。     

基于声发射和振动信号的振动钻削钻头故障诊断试验研究

针对钻削过程中钻头状态监测问题,基于声发射采集系统和振动采集系统设计超声轴向振动钻削钻头故障监测装置,分别应用完整钻头和故障钻头进行45钢板的超声振动钻削对比试验,采集不同钻头状态的AE和振动信号,通过时域分析、频域分析和小波分解,分析故障钻头对AE和振动信号的影响。试验结果表明：通过AE和振动信号判别钻头状态,判别结果与实际一致,能够实现钻头的故障诊断。     

EMD分解与多特征融合的齿轮故障诊断方法

为解决齿轮振动信号在现实中难以获取大量典型故障样本和分类的精确度低的问题,提出基于EMD分解与多特征融合的齿轮故障诊断方法。首先,提取反映信号特征的各项参数指标作为特征向量;其次,利用经验模式分解(EMD)对原始信号进行分解,进而提取分解后各本征模式分量(IMF)的能量指标组成特征向量;然后,将其与信号特征各项参数融合成特征向量组合,并将其作为SVM多故障分类器的训练样本进行训练,实现齿轮的智能诊断。通过实验室轴承的故障诊断研究表明:该方法对于齿轮的各种状态具有很好的分类精确度,更加有效地识别齿轮故障类型。     

传感器位置对齿轮故障的敏感性研究

齿轮的故障特征信息常常隐藏在齿轮的振动信号中,而振动信号则往往通过加速度传感器采集获得。在不同位置所采集到的振动信号,其噪声干扰也往往存在着强弱差异,因此找到传感器对信号采集的敏感位置在信号采集中显得尤为重要。通过采用故障特征参数值分析方法中的不同的故障状态指标作为参考依据,同时在去噪方法中采用能明显提高信噪比的时域同步平均方法进行去噪,结果发现:安装在靠近轴承座附近位置的A04号传感器所采集的振动信号噪声干扰较小;通过加速度传感器采集齿轮箱的振动故障信号时,最敏感位置应存在于轴承座附近。     

基于SVD-CEEMDAN和KLD的轴承故障分析

针对滚动轴承信号去噪及故障特征提取问题,提出一种基于SVD-CEEMDAN和KLD的滚动轴承故障诊断方法。该方法通过奇异值分解(SVD)对原始信号进行初步去噪,再利用完备集合经验模态分解(CEEMDAN)对去噪后的非平稳振动信号进行自适应分解,得到若干本征模态函数(IMF);然后通过KL散度法(KLD)筛选有效本征模态函数(IMF)重构,再对其进行自相关去噪;最后利用包络谱分析处理去噪信号,提取故障特征频率。通过对轴承实测信号进行分析,该方法可有效抑制噪声,并能清晰地得到反映实际故障信息的信号,证实所提出方法的实用性和有效性。     

基于改进VMD形态谱和FCM的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障信号的非线性特性及不同故障类型信号具有不同形态特征的特点,提出一种基于改进变分模态分解（VMD）形态谱和模糊C均值聚类（FCM）算法相结合的故障诊断方法。采用VMD方法对滚动轴承振动信号进行分解,针对分解过程中关键参数的选取,提出相关参数选择方法,并计算各固有模态函数(IMF)的能量波动系数,以获得对信号特征信息敏感的模态分量进行重构。计算重构信号的形态谱以反映信号的形态特征。通过FCM算法实现滚动轴承工作状态和故障类型的诊断。运用该方法对实测滚动轴承振动信号进行分析,并将所提方法同基于原始振动信号、经验模态分解、总体经验模态分解形态谱的故障特征提取方法进行对比。结果表明：所提方法能够更加有效提取滚动轴承信号的故障特征,实现故障类型的准确诊断。     

基于小波包和支持向量机的滚动轴承故障模式识别

为了解决对故障轴承的特征提取和故障特征准确分类问题,提出了应用小波包变换和支持向量机相结合进行滚动轴承故障诊断的方法.小波包变换具有良好的时-频局部化特征,非常适于对瞬态或时变信号进行特征提取.而支持向量机可完成模式识别和非线性回归.利用上述原理根据轴承振动信号的频域变化特征,采用小波包变换对其提取频域能量特征向量,然后利用建立的支持向量机多故障分类器完成滚动轴承故障模式的识别.试验结果表明,支持向量机可以有效、准确地识别轴承的故障模式,为轴承故障诊断向智能化发展提供了新的途径.