一种轴承故障诊断的时频综合分析法.pdf

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1、Design0nda『Ch设计与研究一种轴承故障诊断的时频综合分析法岳晓峰邵海贺(长春工业大学机电工程学院，吉林长春130012)摘要：针对旋转机械中最常见的滚动轴承问题，提出了一种基于小波包分析和Hilbert包络分析的时频综合分析法对轴承进行故障诊断。首先利用小波包分析将轴承故障信号分解到不同的节点，然后求出各个频带的能量谱，确定故障频带范围并对其进行信号重构，最后采用Hilbert变换对故障频带的重构信号进行包络谱分析，从而诊断出轴承故障。通过对轴承外圈故障信号的分析验证了该方法在轴承故障诊断中的有效性。关键词：故障诊断；小波包变换；Hilbert包络谱分析中图分类号：TN911．6文献

2、标识码：AAmethodfortime——frequencycomprehensiveanalysisofbearingfaultsdiagnosisYUEXiaofeng，SHAOHaihe(AcademyofMechanicandElectronicEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，CHN)Abstract：Aimingatthefaultsrollingbearingsfrequentlyoccuringinrotarymachinery，atime一~equencycompre—hensiveanal

3、ysismethodonwaveletpacketandHilbertenvelopeisproposedfortherollingbearingfaultsdiagnosis．Firstly，thebearingfaultsignalsaredecomposedatdifferentlevelsbythewaveletpacketa—nalysis．Afterthat，theenergyofeach~equeneybandisextracted．Accordingtotheenergy，wedeter-minethescopeofthefaultbandandreconstructthefa

4、ultsigna1．Finally，theenvelopespectrumofre—constructedsignalsisillustratedbyHilberttransformdetection．Accordingtospectralenvelopetheroll—ingbearingfaultisrealized．Throughtheanalysisofthebearingouterringfaultsignal，theeffectivenessoftheproposedmethodinbearingfaultdiagnosisisverified．Keywords：featuredi

5、agnosis；waveletpackettransform；Hilbertenvelopeanalysis滚动轴承是机械行业中最常见的部件，它的运行=0．z(1一号c咖)(2)状态直接影响到整台机器的精度、可靠性以及寿命。旋转机械的很多故障都与轴承有关，因此开展轴承故滚动体故障频率障的诊断和研究有很重要的工程意义。=詈(1一(吾)COS20~．(3)滚动轴承一般产生磨损、疲劳、腐蚀以及胶合失效保持架故障频率等损伤，当滚动体通过某一损伤点时出现反复冲击，形成低频振动，这些局部缺陷会以一种周期性的单边振=0．5(1一()c。s0【(4)荡衰减振动，称为轴承的故障频率。轴承主要包括内式中：z代表滚

6、动体个数，d代表滚动体直径，D代表圈、外圈、滚动体和保持架4种元件，每一种元件发生滚道节径，代表接触角代表轴承的回转频率。故障时对应的故障频率也不尽相同，因此滚动轴承的滚动轴承的局部损伤故障会产生周期性的脉冲冲故障诊断就是检测出这些不同的故障频率。对于外圈击力，且在振动信号中出现调制现象。如何提取相应静止的轴承，其内圈、外圈、滚动体和保持架对应的故障频率按照以下公式计算¨J：的故障特征频率是诊断轴承故障的关键。本文采用小波包分析将轴承信号在全频带内进行多层次划分，求内圈故障频率／，，、出各频带的小波包能量，找出故障所在的频带进行信=0．5frZfI+音cosl(1)、上，，号重构，对重构信号进

7、行Hilbert包络分析，找出轴承外圈故障频率故障的特征频率，诊断出轴承故障。·51·；／／ZU10牛勇0朋设计与研究DesignandResea『Ch1小波包分析算法原理E(m)=I∑IW()f(8)小波包分析采用不同的尺度因子，可在在全频带2Hilbert包络分析原理进行多层次划分，可以从非平稳信号中自适应选择故小波包分解结束后利用Hilbert变换去除高频固障频带所在范围，提取真实反映轴承冲