基于双树复小波包变换能量泄漏特性分析的齿轮故障诊断-论文.pdf

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1、第30卷第2期农业工程学报Vo1．30No．2722014年1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan．2014基于双树复小波包变换能量泄漏特性分析的齿轮故障诊断胥永刚，孟志鹏，赵国亮，付胜(北京工业大学机电学院先进制造技术北京市重点试验室，北京100124)摘要：为有效利用双树复小波包变换提取齿轮故障特征信息，提出基于双树复小波包能量泄漏特性分析的故障诊断方法。首先根据高斯白噪声频率充满整个频带的特性，通过双树复小波包变换对高斯白噪声进行分解，利用频带能量泄漏的定量分析方法，验证了双树复小波包变

2、换具有较低的频带能量泄漏特性；其次利用双树复小波包变换逐层分解信号，对每层分解所得分量求其FFT谱的峭度，得到基于双树复小波包变换的谱峭度图，根据图中峭度最大的原则，可以自动准确的选择信号分解最佳层数和最佳分量；最后将基于双树复小波包变换的谱峭度图的故障诊断方法应用于实际工程中，对齿轮故障振动信号进行分析，选择最佳分解层数和分量后利用希尔伯特包络解调，有效准确地提取了故障特征信息，验证了方法的可行性和有效性。该研究可为旋转机械设备中齿轮箱故障诊断的故障特征提取提供参考。关键词：齿轮；故障诊断；高斯白噪声；能量泄漏；谱峭度；双树复小波包变换doi：10．3969~．issn．1

3、002—6819．2014．02．010中图分类号：TH133．3，TH165文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一02—007206胥永刚，孟志鹏，赵国亮，等．基于双树复小波包变换能量泄漏特性分析的齿轮故障诊断[J]．农业工程学报，2014，3O(2)：72—77．XuYonggang，MengZhipeng，ZhaoGuoliang，eta1．Analysisofenergyleakagecharacteristicsofdual—treecomplexwaveletpackettransformanditsapplicationongearfaultd

4、iagnosis[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(2)：72—77．(inChinesewithEnglishabstract)带的特点ll叫J，对高斯白噪声进行分解，利用能量0引言泄漏进行定量分析。在故障诊断技术中，包络解调是最常用的信号处在利用双树复小波包变换处理信号时，同传统理方法之一，但是包络解调一般都要求先对振动信号离散小波包变换一样，存在着分解层数和分解后分进行滤波处理，而滤波器参数的选择对信号处理的结量选取的问题，

5、本文提出基于双树复小波包变换的果有很大影响，目前大多都依靠经验来选择。]。近谱峭度，实现对双树复小波包变换分解层数和分量年来，将小波包分解和包络解调方法有机融合，在的最佳选取，将该方法应用于某冶金企业高速线材机电设备故障诊断(尤其是轴承和齿轮的故障诊轧机的齿轮故障诊断中，该方法有效地提取了故障断)中得到广泛应用曲J。然而传统离散小波包变换特征信息。同时也可为其他领域齿轮箱故障诊断的存在较大的频带能量泄漏问题，这对后续包络解调特征提取提供一定的参考。带来较大的影响，有时甚至得不到理想的效果，从1双树复小波包变换而制约了该方法在故障诊断领域中的应用。双树复小波包变换J相对于双树复

6、小波变换【8_9】，双树复小波包变换(dual—treecomplexwavelet信号频段的分辨率更高u"J。双树复小波包变换packettransform，DT—CWPT)17]由2个平行且使用保留了双树复小波变换的优良特性，频带能量泄漏不同的低通和高通滤波器的离散小波包变换构成，故较低，对故障特征信息提取非常有利[16_"]。为了验在信号的分解过程中可以形成互补，相对于传统离散证该优良特性，根据高斯白噪声在频域充满整个频小波包分解，频率混叠的程度得到一定的抑制12-13]。对信号进行DT．CWPT分解与重构的详细过程见文收稿日期：2013—07．12修订日期：2013—

7、11-05献[10]。基金项目：国家自然科学基金(51075009)；北京市优秀人才培养资助计构造一多谐波成分的仿真信号X，设置采样频J~t](2011D005015000006)；北京市教委科研计划项目(KM201310005013)：率为800Hz，采样点数为512点。北京市教委科研讨划项目(KM201310005013)；北京市属高等学校青年=(t)+2(t)+()+X4(t)(1)拔尖人才培育计划；北京工业大学基础研究基金。作者简介：胥永刚(1975一)，男(汉)，河北，副教授，博士，设备故其中