基于OSF的SET信号重构方法及故障诊断应用

同步提取变换(synchroextracting transform, 简称SET)通过提取短时傅里叶变换(short-time Fourier transform, 简称STFT)在瞬时频率位置的时频系数可获得较理想的时频谱,该方法提高了时频分辨率,减少了交叉项的影响,一定程度上抑制了噪声对STFT时频谱的干扰。针对在SET时频谱的基础上进行信号分量的重构与故障诊断拓展方面的应用,提出了一种基于顺序统计滤波器(order statistics filter, 简称OSF)的SET信号分量重构方法。首先,利用边际谱表征SET时频谱中信号的幅值在整个频率范围内随频率变化的情况;其次,采用顺序统计滤波器分割边际谱,将分割所得边界映射至SET时频谱后,利用SET逆变换重构信号分量;最后,利用峭度指标筛选包含丰富故障信息的分量并进行包络分析,提取故障特征。仿真信号及滚动轴承内圈故障信号的处理结果证明了该方法的有效性。     

第二届全国建筑施工机械设备租赁大会召开

(1)基于共振解调技术的大功率齿轮箱故障诊断技术的研究；(2)炼铁厂高炉炉顶旋转布料系统齿轮箱智能监测诊断系统；(3)高线粗、精轧机齿轮箱监测诊断系统。     

融合SCADA数据的风电机组齿轮箱状态评估

为对风机齿轮箱状态进行准确评估,提出一种基于核主成分(KPCA)与最小二乘支持向量机(LS-SVM)结合的齿轮箱数据融合故障预测模型。鉴于SCADA系统中数据信息质量的不确定性和冗余性,该模型首先对监测数据预处理(4分位法剔除异常数据等),对齿轮箱特征因素进行相关性分析,利用该预测方法对齿轮箱典型状态特征(振动、温度特征等)进行预测,利用统计过程控制原理(SPC)分析残差,以实现齿轮箱异常状态的预测。最后,以齿轮箱油温预测为例,验证了该模型的准确性和有效性。     

高速机车齿轮箱内部润滑油流场特性数值模拟

以某型机车齿轮箱为背景,基于CFD软件Fluent,应用动网格及Profile技术对齿轮箱油浴润滑的内部流场进行了动态数值模拟。建立了齿轮箱的二维VOF多相流模型,计算了齿轮箱在3种转速(启动低速、常规中速、最高转速)下的流场动态特性,获得了在不同速度运行工况下齿轮箱内部流场的相态、压力、速度分布图,为齿轮箱的设计与维护提供了相应的理论依据。     

基于XGBoost-LightGBM-LSTM的风机齿轮箱轴承故障预警

针对风电机组齿轮箱温度预测准确性较低,泛化能力差的问题,提出一种极端梯度提升树(XGBoost)、轻量梯度提升机(LightGBM)和长短时记忆网络(LSTM)加权融合的组合模型对齿轮箱轴承温度进行预测。采用灰色关联度(GRA)选取与齿轮箱轴承密切相关的特征参数作为组合预测模型的输入,利用训练好的组合模型预测齿轮箱轴承正常工作温度,计算与实际温度值之间的残差,并用滑动时间窗口设置预警阈值,从而进行齿轮箱轴承故障预警。通过江苏某海上风场5 MW风机实际数据验证表明,该组合模型对风电机组齿轮箱轴承温度预测精度较好,并能提前进行故障预警。     

基于转速提取和优化MSB的滚动轴承故障诊断

在变转速工况下,齿轮箱滚动轴承的振动信号呈现强烈的非平稳性特征,导致无法对其进行故障诊断。针对这一问题,提出了一种基于转速提取和优化调制信号双谱(MSB)的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用同步提取变换(SET),从原始振动信号中提取了参考轴的瞬时转速;再对原始信号进行了预白化和最小熵反褶积(MED)滤波,得到了特征增强的降噪信号,并结合提取的转速信号进行了角域重采样,建立了阶次域调制信号双谱(MSB);基于MSB分布,构造了更能体现主导调制分量与载波分量非线性耦合程度的改进载波谱;最后,根据改进载波谱对载波切片进行了择优挑选,结合MSB和双谱相干函数构造了改进调制谱,进一步消除了噪声的干扰,从而提取到了滚动轴承的显著故障特征。研究结果表明：该方法可以用于有效提取变转速齿轮箱滚动轴承的故障特征阶次,从而实现对滚动轴承进行有效的故障诊断;与传统的诊断方法相比,该方法具有明显的优势。     

基于近似熵的齿轮箱状态监测与故障诊断

针对齿轮箱故障诊断缺乏有效的快速算法的问题,提出了基于近似熵(Approximate Entropy,ApEn)参数的齿轮箱故障诊断方法。首先介绍了近似熵的概念和计算方法,然后利用近似熵对轻度磨损、中度磨损和断齿故障状态下的齿轮箱进行故障诊断。结果表明,近似熵参数不但能有效地对齿轮箱的故障状态进行区分,而且可以清楚地刻画齿轮箱故障状态的演变过程,因而适于作为齿轮箱故障诊断的特征参数。为齿轮箱的状态监测与故障诊断提供了一种新的方法。     

一种基于支持向量机的齿轮箱故障诊断方法

提出了一种基于多分类支持向量机(简称MSVM)的齿轮箱故障诊断方法。先根据齿轮箱故障机理和振动特点,探讨了齿轮箱故障诊断试验方案。再测取齿轮箱振动信号,并提取了能反映齿轮箱运转信息的时频域特征参数。通过结合投票法和决策树的基本思想,有针对性地构造了多分类支持向量机决策结构并将其应用于齿轮箱故障诊断。实际齿轮箱故障诊断试验结果表明,该决策结构较好地解决了小样本学习问题,避免了人工神经网络进行诊断时出现的过学习、收敛速度慢、泛化能力弱等缺点,能有效应用于齿轮箱故障诊断。     

基于PSO-SVM的齿轮箱故障诊断研究

针对目前齿轮箱故障诊断存在的检测难度大、主观性强、准确性不高等问题,提出了一种基于粒子群算法和支持向量机的故障诊断方法。运用时域频域分析法对振动信号进行分析获取特征值,利用支持向量机(SVM)技术对齿轮箱特征参数进行模式识别和故障分类,并引入粒子群算法(PSO)用于优化支持向量机参数,建立了齿轮箱典型故障诊断模型。实验结果表明:该方法可以对齿轮箱不同故障类型进行准确的分类,有效的提高了齿轮箱故障诊断的可靠性。     

基于互补的总体经验模式分解算法的齿轮箱故障诊断

针对经验模式分解(EMD)和总体经验模式分解(EEMD)算法在齿轮箱故障诊断中的缺陷,提出了一种基于互补的总体经验模式分解(CEEMD)算法的齿轮箱故障诊断方法。首先介绍了CEEMD方法,然后将CEEMD方法用于实际齿轮箱的故障诊断中。结果表明,与基于EMD/EEMD算法的齿轮箱故障诊断方法相比,基于CEEMD算法的齿轮箱故障诊断方法不但可以有效地克服模态混叠和能量泄露现象,而且大大提高了计算效率,为齿轮箱的故障诊断提供了一种新的方法。     

高速齿轮箱设计特点

高速、高效机器对传动齿轮箱提出了大速比和高转速的要求。这种大速比、高转速齿轮箱一般称为透平齿轮箱,其节线速度有的已超过200m/s。现我们以一级圆柱齿轮传动、滑动轴承齿轮箱为例,介绍这类齿轮箱在结构上的特点。资料主要来源于西德赖内的弗·塔克(F.TACKE)公司。     

基于局域均值分解的行星齿轮箱故障诊断方法

在低转速工况下,容易出现行星齿轮箱故障的微弱信号和强信号难以分离的情况,导致行星齿轮箱存在微弱故障诊断精度较差的问题,为此,提出了一种基于局域均值分解(LMD)的行星齿轮箱故障诊断方法。首先,采用DASP数据采集系统,采集了行星齿轮箱不同工况下的振动信号,采用平移不变量小波降噪方法,对其振动信号进行了降噪处理;然后,采用局域均值分解方法分解了其振动信号,分别采用了能量算子和循环频率对其进行了解调处理,获取了微弱故障信号分量所对应的幅值和相位调制信息,准确提取了行星齿轮箱的微弱故障信号特征;最后,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)识别了齿轮箱不同故障特征,判断了行星齿轮箱的运行状态,实现了行星齿轮箱的故障诊断。研究结果表明：采用基于LMD的方法,可以对行星齿轮箱的微弱异常信号及强异常信号进行准确诊断,获得满意的行星齿轮箱故障诊断结果,有效保障行星齿轮箱的安全、稳定运转。     

基于EKF-SSM的齿轮箱剩余寿命预测

齿轮箱的剩余寿命预测为维修人员做出维修更新决策提供重要信息。为解决在缺少历史数据和非线性非平稳运行状态下的齿轮箱剩余寿命预测难题,提出一种基于数据驱动的齿轮箱的剩余寿命方法。该方法首先根据齿轮箱振动信号特征值,通过状态空间模型(State Space Model,SSM)建立齿轮箱退化状态与特征值之间的关系,来描述齿轮箱的非线性动态变化。其次,当获取到新的信号时,通过扩展卡尔曼滤波(Extend Kalman Filter,EKF)估计准确的模型状态,EM算法(Experience Maximization,EM)估计状态空间模型的参数,根据更新的状态和模型递推预测未来特征值到达故障阈值的时间,从而估计出齿轮箱的剩余寿命。最后,运用齿轮箱全寿命试验数据对预测模型进行检验,实验结果表明该方法能利用实时监测的状态数据准确的预测齿轮箱的剩余寿命,具有较强的工程使用价值和通用性。     

基于LMD的包络谱特征值在齿轮箱故障诊断中的应用研究

针对齿轮箱故障振动信号大多是多分量的调幅-调频信号,而传统包络分析法又太依赖经验值选取参数的问题,对齿轮箱振动信号的分解方法、包络分析方法以及提取特征值等方面进行了研究,提出了一种基于局部均值分解(local mean de-composition,LMD)的包络谱特征值的方法。该方法首先利用局部均值分解对齿轮箱信号进行了处理,获得了包含有不同频率特征的PF(product function)分量,最后对包含有主要故障信息的第一级PF分量进行了包络分析,提取了包络谱的特征频率,以此来判别齿轮箱的工作状态和故障类型。利用齿轮箱正常状态、局部损伤、磨损故障3种齿轮箱振动信号的实例进行了验证。研究结果表明,利用LMD分解后求取包络谱特征频率的方法能够较为准确地判别齿轮箱的工作状态和故障类型。     

基于多重分形和PSO-SVM的齿轮箱故障诊断

针对齿轮箱振动信号的非线性和非平稳性,提出一种多重分形和粒子群优化的支持向量机(PSO-SVM)相结合的故障诊断方法。首先采用短时分维作为模糊控制参数的分形滤波器对背景噪声较大的齿轮箱振动信号进行滤波降噪;其次引入多重分形谱算法对滤波后信号进行分析,发现多重分形特征量Δa(q)、f(a(q))max、盒子维数Db能很好地反映齿轮箱工作状态;最后对支持向量机(SVM)的参数利用粒子群优化(PSO)算法进行优化,并将多重分形特征量分别作为SVM和PSOSVM的输入参数以识别齿轮箱故障。结果表明,基于粒子群优化的支持向量机可以提高分类正确率。同时证明了基于多重分形和PSO-SVM在齿轮箱故障诊断中的有效性。     

基于MF-DFA和SVM的齿轮箱故障诊断

针对齿轮箱的故障信号是具有非平稳性、非线性等复杂特征的信号,利用多重分形去趋势波动分析(MF-DFA)和支持向量机(SVM)相结合的方法对齿轮箱进行故障诊断。利用多重分形去趋势波动分析,提取齿轮箱故障的多重分形最大奇异指数,最小奇异指数,奇异谱的宽度,极值点所对应的奇异指数等4个分形参数,将其作为特征参数。然后建立齿轮箱的不同故障状态的样本,通过利用支持向量机的方法实现齿轮箱故障的诊断与识别。研究表明,这两种方法的结合为机械故障诊断提供了一种新的方法,对齿轮箱的故障诊断识别具有重要意义。     

超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油甩油分析

为了解齿轮箱内部润滑油和空气多相流瞬态流场情况,采用浸入固体法结合VOF(Volume Of Fluids)多相流模型,对超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油的甩油过程进行计算流体动力学仿真分析。通过分析得到齿轮箱内润滑油分布情况、齿轮表面润滑油速度和体积分数,以及截面压力,进而可以对齿轮箱内部润滑油飞溅润滑过程进行预测。     

一种运用非线性特征提取的动车牵引齿轮箱故障可靠诊断新方法

动车牵引齿轮箱是其动力源保障,开展齿轮箱故障诊断能够保证机车安全运行。但是目前在故障非线性特征方面仍需进一步研究。为此,提出了一种新的动车牵引齿轮箱故障诊断方法,利用集合经验模态分解(EEMD)和局部线性嵌入(LLE)优异的非线性分析能力巧妙提取齿轮振动信号的关键特征,并利用支持向量机(SVM)实现对齿轮箱多种故障的可靠诊断。通过齿轮箱故障试验台进行实验分析,结果表明,提出的新方法能够有效检测齿轮磨损、裂纹以及断齿故障,且诊断率比现有方法(如线性特征提取方法)高5%,从而验证了新方法是有效的,有望应用于工程实践之中。     

基于非平稳时间序列双标度指数特征的齿轮箱故障诊断

齿轮箱振动信号是含噪的多分量非平稳信号,故障模式相近的复杂齿轮箱振动信号的分类是齿轮箱故障诊断的难点。采用去趋势波动分析(Detrended fluctuation analysis,DFA)方法分析齿轮箱振动信号的标度行为,随着时间尺度的增大,标度指数会突然发生改变,形成双标度指数特征,由双标度指数构成的二维矢量具有明确的物理意义,可以作为表征时间序列内部动力学机制的特征参数。提出一种基于非平稳时间序列双标度指数特征的齿轮箱故障诊断方法,对正常状态和含有轻度磨损、中度磨损和断齿故障的齿轮箱故障诊断的结果表明,提出的方法成功地解决了故障模式相近的复杂齿轮箱振动信号的分类问题,很好地克服了傅里叶变换、小波变换和基于单标度指数的方法存在的缺陷,为齿轮箱的故障诊断提供了一种新的方法。     

中心传动齿轮箱体固有特性研究

齿轮箱体的固有特性 (固有频率、固有振型 )对整个系统振动和噪声有较大的影响。采用有限元法 ,建立了中心传动齿轮箱有限元动力学模型 ,用I -DEAS软件对箱体结构进行分析 ,计算出了齿轮箱的固有特性 ,试验结果与有限元计算结果基本吻合