提升小波变换在大型齿轮箱分析中的应用.pdf

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1、提升小波变换在大型齿轮箱分析中的应用刘鸣1，陈楠楠2(1．海军驻合肥地区军事代表室，合肥201206；2．海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海201206)摘要：讨论了提升小波变换在大型复杂齿轮箱故障信号特征分析的应用。通过实验分析，得出通过提升小波变换不仅可以有效的去除噪声、提高信号信噪比，还可保留原始信号的非线性特征，有利于后期故障特征提取的精确性。关键词：形态提升小波；特征提取；故障诊断中图分类号：THl7文献标志码：ADOI：10．16443／j．cIll(i．31．1420．2015．06．004TheFaultDiagnosisinLar

2、geGearBOxVibrationSignalAnalysisBasedOnLif．ting1VVaVelet1’ransn口rmLIUMing，CHENNan-nan(1．NavyMiIitauDeputy0饿ceinHefeiRegion，Hefei201206，ChiIla；2．NavyR印rescll切畸veO伍ceatHudong?zhon曲uaShipbuildillg(GI-oup)Co．，Ltd．，Shan曲ai201206，Chilla)Abs虹act．Inordertoimprovethenbili钞可知ultident诱cQtioninlQ

3、rgecomplexgenrbox．an口ppronchbnsedonl班ingWavelettrQnS'for"l《L舰)ispropoSed．ThroughtheexperimentQlnnnlySiS，themethodcnnremovenoiset：静’ectivelydndimprovethesigndltonoisernno，men删hile}．etnintheoriginnlstB∞nlnonline6IrchnrQcteristic．Itwouldbeben西cinlto扣ntHreextrnctionin幻ultdiQgnoSiS．Kqw眦ds：

4、l访ingWⅡvelet打nn踟rm：托nttlreextrnction：如戡ltdtngnoSis0前言大型机械设备中存在的齿轮部件在工作时，由于其本身的结构特点、装配时存在的安装误差以及受到其他部件的影响带来部件不平衡、碰撞摩擦和松动，若不能对其进行及时的检测⋯，容易产生齿轮的断裂、变形、磨损等失效，进而可引发大型机械设备的损坏，目前通过监测齿轮箱工作状态可有效发现早期故障。因此，有效准确地发现故障并识别出故障类型对大型齿轮箱的预警监测具有重要的意义。由于齿轮箱结构复杂，故障形成机理不明，故障信号比较微弱、且具有明显的非平稳特征，传统的信号处理方法，如基于频谱

5、的傅里叶变换，不能有效的处理振动信号。其中小波变换作为一种信号处理方法在很多领域取得了很好的应用，尤其是在信号去噪、特征分析以及故障识别中得到了广泛的应用。但由于小波变换算复杂，不利于提高对故障信号快速处理的能力。为有效的分析信号，本文利用提升小波变换对齿轮箱故障信号进行处理，提高信号在线分析能力。l小波变换理论小波变换作为信号处理的一种工具，由于其在信号处理上表现的优异特性，已经取代了傅立叶变换的位置，其原理是将信号小波基函数构成，利用作者简介：刘鸣(1983．)，男，硕士。研究方向：机电与自动控制。霭系数在不同尺度上具有不2015，6机电设备14emiCReS

6、earCh术交流同的性质和机理，可实现信号在不同频带不同时刻的合理分离，通过变换噪声的小波变换系数，达到消除或减少信号中的噪声含量，进而达到滤除噪声，提高信噪比的目的。Mallat根据多分辨分析的思想∞】，提出了小波分解与重构的快速算法，以对信号进行快速的分解。若无为信号，(f)的离散采样数据，且五=c0．女，则信号／(f)的正交小波变换分解公式为：f勺，女=∑勺_l，。％一：女J”I嘭，t=∑嘭吐。邑啪L"尼=0，1，2⋯，Ⅳ一1其中，％t为尺度系数；矾女为小波系数；A，g为一对正交镜像滤波器组；，为分解层数；．Ⅳ为离散采样点数。小波重构过程是分解过程的逆运算，

7、相应的重构公式为：勺扎。=∑勺，。‰一2。+∑嘭，。g。一2。H"小波分解与重构的方法将含有噪声的信号在某一尺度下分解到不同的频带内，然后再将噪声(一般是高频部分)包含的频带置零或直接提取有用信号所在的频带进行小波重构，从而达到去噪的目的。小波去噪流程图如图l所示。去噪露小波多尺度分解各层小波系的处理图1小波去噪的原理2提升小波方法与单纯的频域分析方法相比，小波变换具有里程碑式的意义，但是由于传统的Mallat算法过大的计算复杂度，因此难以用于工程实际中。因此，sweldens提出了第二代小波变换，也称为提升小波变换【41，与第一代小波变换相比，它不仅降低了构造小

8、波的难度，