基于冗余2代小波局部梯度谱熵的轴承故障诊断-论文.pdf

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1、DesignandRes。。设计与研究基于冗余2代小波局部梯度谱熵的轴承故障诊断张园①李力②((j[)三峡大学科技学院，湖北宜昌443002；②三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌443002)摘要：用改进的冗余第2代小波包将滚动轴承振动信号分解为多个频带载波，以互相关系数最大原则确定最优载波，求其局部梯度及局部梯度谱图，并提出局部梯度谱熵指标对试验工况滚动轴承进行故障分类。结果表明：最匹配的故障轴承载波信号局部梯度功率谱能找到其对应特征频率及其倍频。局部梯度谱熵指标大小顺序基本为：外圈剥落最大，其次是内圈剥落、滚动体剥落和正常，能较好区分不同试验转速的轴承信号。关键词：滚动轴

2、承；改进冗余第2代小波；局部梯度；局部梯度谱熵中图分类号：TH133．3文献标识码：BRollingbearingfaultdiagnosisbasedonredundantsecondgenerationwaveletandlocalgradientspectrumentropyZHANGYuan①LILi②．((~)CollegeofScienceandTechnology，ThreeGorgesUniversity，Yichang443002，CHN；@)CollegeofMechanicalandMaterialEngineering，ChinaThreeGorge

3、sUniversity，Yichang443002，CHN)Abstract：ByimprovedRedundantSecondgenerationwavelet，rollingbearingvibrationsignalsaredecomposedintoseveralcarriers，andthebestcartierisassuredbyhighestcrosscorrelationcoeficientprinciple，workoutitslocalgradientandlocalgradientspectrum，thenlocalgradientspectrume

4、ntropyisproposedtoclassifytheexperimentrollingbearingsofworkingcondition．Theresultshowsthatthefaultfeaturefre-~Iuenciesanditsfrequencies’doublingcanbefoundonpowerspectrumofthebestcarrierlocalgradient．Theorderoflocalgradientspectrumentropyistheouterracepittingisthebiggest，followedbyinnerrin

5、gpitting，rollingbodyexfoliation，andnormal，itcanpreferablydistinguishthesignalsofdifferentex—perimentspeeds．Keywords：rollingbearing；improvedredundantsecondgenerationwavelet；localgradient；localgradientspectmmentropy滚动轴承在工业生产中应用非常广泛，其状态常1层分解，获得逼近信号i‘’与细节信号a‘¨，标准化影响整个设备的精度、可靠性与寿命⋯。冗余第2代系数分别为a和

6、b。改进冗余第2代小波分解得到小波降噪能提供更丰富的特征信息可更好划分频带，的逼近信号C’与细节信号r‘¨。用代替原信号得到但是存在频带错位和误差积累两类缺陷，改进的冗余下一层标准化系数，依此获得不同分解层数下的标准第2代小波包分解可克服这些不足I4J。梯度在信号化系数。检测和图像识别中得到了很好的应用，例如平均梯度反映图像中微小细节特征，而形态梯度常用来在图像中进行边沿检测，而局部梯度在检测小波包分解信号突变点方面也得到了一定应用一。本文将改进冗余第2代小波包分解与局部梯度方法结合，并提出一种局部梯度谱熵指标，对试验滚动轴承进行故障诊断，能进行较好分类。图1改进冗余第2代

7、小波第1层分解过程改进冗余第2代小波包分解结果总能量与原始信1改进冗余第2代小波包分解号能量完全相等。因此，通过标准化系数消除了冗余如图1所示其第1层分解过程，原信号为经过第2代小波变换的误差传播引。·105·设计与研究Des_昭nandResearch为比较不同频带载波和原信号的相关性，分别计2基于改进冗余第2代小波的滚动轴承振动算各载波和原信号的相关系数。信号的分解对图2所示轴承信号的8个频带载波信号与源信2．1滚动轴承振动信号的采集号计算其相关系数，如表2所示。对于故障轴承，相关由实验台采集的6308轴承振动