改进形态滤波与LMD结合的滚动轴承故障诊断方法研究.pdf

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1、第1期机械设计与制造2015年1月MachineryDesign&Manufacture83改进形态滤波与LMD结合的滚动轴承故障诊断方法研究冯研研，艾延延，周海仑(沈阳航空航天大学航空推进系统先进测试技术重点实验室，辽宁沈阳110136)摘要：为了消除噪声对滚动轴承故障诊断结果的影响，提出了一种改进形态滤波与局域均值分解(Localmeandecomposition，LMD)结合的滚动轴承故障诊断方法，该方法首先利用LMD对滚动轴承的故障信号进行分解，采用峭度和相关系数准则剔除多余的低频分量，再用改进的形态滤波对选出来的PF分量

2、进行滤波解调。最后，对滤波后的信号进行Hilbert包络谱分析，并且与LMD—Hilbert包络谱和直接Hilbert包络谱的结果进行对比分析。实验结果表明：该方法能够有效地提取滚动轴承故障的特征，诊断轴承故障位置。关键词：形态滤波；局域均值分解；峭度；相关系数；包络谱分析；故障诊断中图分类号：TH16；TP206；TH133．33文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)01—0083—04StudyonImprovedMorphologicalFilterandLMDFaultDiagnosisofRollerBe

3、aringFENGYan-yan，AIYan-ting，ZHOUHai-lun(LiaoningkeyLaboratoryofAdvancedMeasurementandTestTechnologyforAircraftPropulsionSystems，ShenyangAerospaceUniversity，LiaoningShenyang110136，China)Abstract：Inordertoeliminatethenoiseinfluenceonrollerbearingfaultdiagnosis，amethodof

4、rollerbearingfaultdetectionbasedonimprovedmorphologicalfilterandLMD／sproposed．Firstly，therollerbearingfauhsignalsaredecomposedbyLMD，andthelowfrequencyPFcomponentsareeliminatedbythespectralkunosisandcorrelationcoefficient．Thentheimprovedmorphologicalfilterisusedtol把ran

5、ddemodulatethePFcomponen~．Finally，theresultsareanalyzedbytheHilbertenvelopespectrum，comparedwithLMD—HilbeaandHilbertdirectly．ExperimentalresultshowsthattheproposedmethodiseffectiveandC0tZdiagnosethelocationofbearingfaultaccurateKeyWords：MorphologicalFilter；LMD；Kurtosi

6、s；CorrelationCoeficient；EnvelopeAnalysis；FaultDiagnosis1引言乘积函数(productionfunction，PF)的线性组合，每一PF分量是由一个包络信号和一个调频信号相乘得到。滚动轴承故障的振动信号是非平稳信号，从非平稳信号中提形态滤波理论是一种基于数学形态学的非线性滤波方法，取特征向量是滚动轴承故障诊断的关键。一直以来，在设备故障诊可以有效地消除噪声，保留原信号中的一些形状特征信息，并开断领域中的一大重要课题研究就是对滚动轴承进行相关的故障诊始在振动信号处理中广泛应用[7

7、-9]。结构元素的选择是形态滤波技断mo常见的一些处理方法有傅里叶变换、小波分析、经验模式分解术的关键，结构元素长度的选择对滤波效果影响更大，其选取决等，但是它们都有一定的局限性，傅里叶变换只能给出信号在时域于波形的宽度和采样的频率，文献【q提出结构元素长度应该取为或频域的统计平均结果，无法兼顾信号在时域和频域中的全貌和局振动信号基频周期内采样点数的1／12，文献n提出长度为故障周部化特征。小波分析选定的小波基在分解和重构的过程中无法改期长度(0．6～0．8)倍的扁平形结构元素最为有效。选择一个恰当的变，所得到的某一固定频段的信号

8、与采样频率有关而与信号本身无结构元素长度对较好的实现信号的滤波是至关重要的。关，缺乏自适应l生，小波基的有限长也会造成信号能量的泄漏目。经利用改进形态滤波与LMD结合的方法对滚动轴承的故障进验模式分解(EMD)虽然是一种自适应的时频分析方法，但其理