基于改进的EMD方法和能量算子解调法的齿轮故障诊断-论文.pdf

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1、第12卷第2期长沙理工大学学报(自然科学版)Vo1．12No．22015年6月JournalofChangshaUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Jun．2015文章编号：1672—9331(2015)02—0066—06基于改进的EMD方法和能量算子解调法的齿轮故障诊断韩杰，纪国宜(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京210016)摘要：针对齿轮发生故障时其振动信号常常带有非平稳性和调制的特点，提出了基于改进的EMD分解和能量算子解调的故障诊断方法。首先对故障信号进行EMD分解，得到一族I

2、MF分量；然后对各分量进行基于能量原理的虚假模态消除；最后对新得到的一族IMF进行能量算子解调，得到其频谱，实现了齿轮故障的识别与诊断。分析结果表明，EMD与能量算子解调相结合的分析方法在齿轮故障诊断中具有有效性。关键词：齿轮故障诊断；改进EMD分解；能量算子解调；特征提取中图分类号：TH17；TP207；TB535文献标识码：AGearfaultdiagnosisbasedonimprovedEMDmethodandtheenergyoperatordemodulationapproachHANJie。JIGuo—yi(StateKeyLaboratoryofMech

3、anicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Whenthegearfailureexists，thevibrationsignalsoftenshownon—stationarychar—acteristics，andoftenaremodulationtype．Accordingtothischaracteristic，thispaperpres—entsafaultdiagnosisme

4、thod，whichisbasedonimprovedEMDmethodandEnergyOpera—torDemodulation．Firstly，UsingEMDtodecomposethefaultsigna1intoafamilyofIMFcomponent，then，eachcomponenteliminatethepseudomodalbyEMDmethodbasedonenergyprinciple．Finally，demodulatingnewfamilyofIMFwithEnergyOperatorDemodu—lationApproach，Getth

5、espectrum，realizedtheidentificationanddiagnosisofgearfault．TheexperimentalresultsprovedthattheEMDmethodandEnergyoperatordemodulationisfeasibleingearboxfaultdiagnosis．Keywords：gearfaultdiagnosis；improvedemdmethod；energyoperatordemodulation；feat1LIreextraction齿轮零件的故障类型主要有断齿、点蚀和局多分量的调制信号，这些

6、调制信号的包络包含了部磨损等。当其发生故障时，会出现周期性的冲大量的故障特征信息，因而对这些故障信号进行激信号。由传感器采集得到的故障信号，常常是解调、并进一步提取这些包络信号的特征，可为准收稿日期：2O14—11—04基金项目：江苏省高校优势学科建设工程资助项目作者简介：韩杰(1988一)，男，山东潍坊人，南京航空航天大学硕士研究生，主要从事振动测试和故障诊断方面的研究。第12卷第2期韩杰，等：基于改进的EMD方法和能量算子解调法的齿轮故障诊断67确诊断齿轮的故障提供可靠的依据。C()即为分解得到的第一个IMF分量。EMD分解是一种新型的信号处理方法，自问4)将C()

7、从信号z()中分离出来，即r(￡)一世以来就引起了众多学者的极大关注引。虽然z(f)一C1(t)。EMD方法仅仅出现十几年，但是已经被广泛应用5)将r()作为原信号，重复步骤1)～4)，进于经济学、生物医学和工程科学等领域，尤其是故行次有限的循环，就得到了个IMF分量以及障诊断方面。文献E6]对EMD分解在故障诊断方1个残余量r(t)。原信号z(t)即为z(￡)一面的应用做了很多介绍；文献[7]将EMD与Hil—∑Ci()+7"n()。bert变换相结合，再应用于模态参数的识别，并进分解过程的停止准则可以通过限制2个相邻行了改进；文献I-