基于改进经验小波变换的行星齿轮箱故障诊断.pdf

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1、第３７卷第１０期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１０２０１６年１０月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＯｃｔ．２０１６基于改进经验小波变换的行星齿轮箱故障诊断祝文颖，冯志鹏（北京科技大学机械工程学院北京１０００８３）摘要：行星齿轮箱振动信号具有复杂多分量和调幅调频的特点。幅值解调和频率解调方法能够避免传统Ｆｏｕｒｉｅｒ频谱中的复杂边带分析，有效识别故障特征频率。经验小波变换通过对信号Ｆｏｕｒｉｅｒ频谱的分割构造一组正交滤波器组，能提取具有紧支撑Ｆｏｕｒｉｅｒ频谱的单分量成分，再对单分量成分运用Ｈｉｌｂ

2、ｅｒｔ变换即可实现信号的解调分析。经验小波变换能够有效分离出调幅调频成分，不存在模态混叠现象，具有完备的理论基础，自适应性好、算法简单、计算速度快。将改进的经验小波变换应用于行星齿轮箱振动信号的解调分析；提出了一种单分量个数的估算方法，解决了经验小波变换中的Ｆｏｕｒｉｅｒ频谱划分问题；给出了对故障敏感的信号分量的选取方法，提高了分析的针对性。将改进方法应用于行星齿轮箱振动仿真信号和实验信号分析，验证了该方法的有效性。关键词：经验小波变换；行星齿轮箱；解调；频谱划分；敏感分量＋中图分类号：ＴＨ１６５．３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４

3、６０．１５２０５１０．４０３０ＦａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｂｏｘｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄｅｍｐｉｒｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍＺｈｕＷｅｎｙｉｎｇ，ＦｅｎｇＺｈｉｐｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｂｏｘｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｍｕｌ

4、ｔｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．ＡｍｐｌｉｔｕｄｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｃａｎａｖｏｉｄｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｉｄｅｂａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｍｅｔｈｏｄａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｔｈｅｆａｕｌｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｅｇｍｅｎｔｓｔｈｅＦ

5、ｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｏａｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｓｅｔｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｉｌｔｅｒｂａｎｋｓ，ａｎｄｃａｎｅｘｔｒａｃｔｍｏｎｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｗｈｉｃｈｈａｖｅｃｏｍｐａｃｔｓｕｐｐｏｒｔＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍ，ａｎｄｔｈｅｎＨｉｌｂｅｒｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓｕｓｅｄｏｎｔｈｅｍｏｎｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ．Ｅｍｐｉｒｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｃａｎｓｅｐａｒａｔｅｔｈｅａｍｐｌｉｔ

6、ｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈｏｕｔｍｏｄｅｍｉｘｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｈａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｏｒｙｂａｓｉｓ，ｇｏｏｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｐｌｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｈｉｇｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｐｅｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｅｍｐｉｒｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｂｏｘｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎ

7、ａｌｓ．ＡｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｏｎｏｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆＦｏｕｒｉｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｉｎｅｍｐｉｒｉｃａｌｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ．Ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｉｇｎａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｆａｕｌｔｓｉｓｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｅｒｔｉｎｅｎｃｅｏｆａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅａｎａｌ

8、ｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆａｕｌｔｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｏｆｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｂｏｘ，ａｎｄｔｈｅｒｅ