基于MED-EMD和切片雙譜的齒輪箱故障診斷研究.pdf

1、在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，齒輪箱是傳遞動(dòng)力的主要部件，齒輪箱中的旋轉(zhuǎn)部件如軸、軸承、齒輪等往往在復(fù)雜的變載荷環(huán)境下運(yùn)行，這些部件因?yàn)槠趽p傷而產(chǎn)生微弱故障，而故障信號(hào)在強(qiáng)背景噪聲下往往不易被察覺(jué)。如果任由微弱故障發(fā)展為嚴(yán)重故障，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此選用恰當(dāng)?shù)慕翟敕椒▽?duì)早期故障特征提取意義重大。目前對(duì)于機(jī)械信號(hào)的處理多是忽略機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的非高斯非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)，而傳統(tǒng)的故障診斷方法又無(wú)法抑制高斯噪聲對(duì)故障信號(hào)的影響，往往無(wú)法在故障初期提取

2、到具有非平穩(wěn)非高斯特性的微弱故障特征。針對(duì)齒輪箱的早期故障信號(hào)具有非線性、非平穩(wěn)性、非高斯性且易受強(qiáng)背景噪聲干擾的特點(diǎn)，提出了基于最小熵反褶積（MED）、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（EMD）和切片雙譜相結(jié)合的方法來(lái)提取微弱故障特征。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了MED、EMD、互信息和切片雙譜的各自的原理以及之間的聯(lián)系和銜接，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用MED-EMD切片雙譜的方法分析了的仿真信號(hào)，對(duì)仿真信號(hào)經(jīng)MED-EMD分解后的前三階IMF分量進(jìn)行了

3、切片雙譜分析后發(fā)現(xiàn)，在中低頻段出現(xiàn)了載波頻率fr1=70Hz，明顯突出了調(diào)制頻率fr2=200Hz及其邊頻簇、fr2的二倍頻及其邊頻簇和載波頻率fn=300Hz的邊頻簇。通過(guò)比較得到MED-EMD和切片雙譜相結(jié)合的降噪效果在三種方法中是最優(yōu)的，這驗(yàn)證了MED-EMD切片雙譜方法應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷上是可行的。⑵通過(guò)MED-EMD將原始信號(hào)降噪分解為多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)（IMF）， MED作為EMD的前置濾波器能夠彌補(bǔ)強(qiáng)背景噪聲下EMD分解

4、的不足，選取和原始信號(hào)相關(guān)性強(qiáng)的IMF分量為有效分量并對(duì)其進(jìn)行切片雙譜分析，提取點(diǎn)蝕故障特征。切片雙譜分析能夠抑制高斯噪聲對(duì) IMF分量的干擾，同時(shí)與傳統(tǒng)的基于EMD分解的功率譜方法進(jìn)行了結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了該方法的實(shí)用性和優(yōu)越性。⑶設(shè)計(jì)了具有沖擊調(diào)制特點(diǎn)的仿真信號(hào)，通過(guò)對(duì)仿真信號(hào)的處理來(lái)完善算法；搭建齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)，采集并用文中方法分析了包含齒輪點(diǎn)蝕信息的振動(dòng)信號(hào)，驗(yàn)證了基于MED-EMD和切片雙譜的方法在應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)設(shè)備故障診斷時(shí)的實(shí)用性