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)機械中，齒輪箱是傳遞動力的主要部件，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)境下運行，這些部件因為疲勞損傷而產(chǎn)生微弱故障，而故障信號在強背景噪聲下往往不易被察覺。如果任由微弱故障發(fā)展為嚴(yán)重故障，會造成嚴(yán)重的后果。因此選用恰當(dāng)?shù)慕翟敕椒▽υ缙诠收咸卣魈崛∫饬x重大。目前對于機械信號的處理多是忽略機械設(shè)備發(fā)生故障時所產(chǎn)生的非高斯非平穩(wěn)振動信號，而傳統(tǒng)的故障診斷方法又無法抑制高斯噪聲對故障信號的影響，往往無法在故障初期提取

2、到具有非平穩(wěn)非高斯特性的微弱故障特征。針對齒輪箱的早期故障信號具有非線性、非平穩(wěn)性、非高斯性且易受強背景噪聲干擾的特點，提出了基于最小熵反褶積（MED）、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）和切片雙譜相結(jié)合的方法來提取微弱故障特征。
　　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)上運用MED-EMD切片雙譜的方法分析了的仿真信號，對仿真信號經(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MED-EMD將原始信號降噪分解為多個本征模態(tài)函數(shù)（IMF）， MED作為EMD的前置濾波器能夠彌補強背景噪聲下EMD分解

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