基于MED及FSK的滚动轴承微弱故障特征提取-论文.pdf

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1、振动与冲击第33卷第14期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于MED及FSK的滚动轴承微弱故障特征提取刘志川，唐力伟，曹立军(军械工程学院火炮工程系，石家庄050003)摘要：针对强噪声情况滚动轴承故障特征较微弱、其故障特征较难提取问题，提出将最小熵反褶积(MinimumEntropyDeconvolution，MED)与快速谱峭度算法(FastSpectr~Kurtosis，FSK)结合用于滚动轴承微弱故障提取。用MED对强噪声滚动轴承振动信号降噪，对降噪后信号进行快速谱峭度计算，确定故障信号共振解调带通滤波器参数，结合能量算子解

2、调包络谱提取故障特征。通过仿真与实验数据验证该方法的有效性。关键词：最小熵反褶积；快速谱峭度算法；滚动轴承；共振解调；特征提取中图分类号：TH133．3文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2014．14．024Featureextractionofrollingbearing’SweakfaultbasedonMEDandFSKL／UZhi—chuan，TANGLi—wei，CAOLi-jun(DepartmentofArtilleryEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，Shijiaz

3、huang050003，China)Abstract：Infaultfeatureextractionofrollingbearings，thefaultsignalisusuallyveryweakandemergedinstrongbackgroundnoise．Thespectralkurtosiswhichhasbeenusedinfaultfeatureextractionofrollingbearingsispoorunderstrongbackgroundnoise．Theminimumentropydeconvolution(MED)a

4、ndfastspectralkurtosis(FSK)werecombinedforweakfaultfeatureextractionofrollingbearings．TheMEDwasusedtoreducethestrongbackgroundnoiseinrollingbearingvibrationsignals，thentheparametersofademodulatedresonanceband—passfilterwerechosenbyFSKandfinallythefaultfeaturewasextractedsuccessf

5、ullythroughtheenergyoperatordemodulationenvelopspectrum．Theeffectivenessoftheproposedmethodwasverifiedthroughsimulationsignalandexperimentdata．Keywords：MED；FSK；rollingbearing；demodulatedresonance；featureextraction用于旋转机械中的滚动轴承磨损不可避免，轴承弱信号降噪处理，再对降噪信号进行快速谱峭度计算故障会造成机器的振动及噪声，严重时会影响设备

6、正及故障特征提取，并结合仿真信号与实验数据验证所常运行，对滚动轴承故障特征提取、诊断具有重大提方法的有效性。意义。1FSK算法谱峭度(SpectralKurtosis，SK)概念由Dwyer¨提出，基本原理为计算每根谱线峭度值，而不同峭度值会1．1谱峭度定义反应瞬态冲击大小。Antoni等将谱峭度值作为短信号()的Wold—Cramer分解在频域表达式为时傅里叶窗口函数，通过谱峭度图选择带通滤波器参y()=fe弘日(dX(f)(1)数，并提出谱峭度离散算法。文献[4]认为信噪比较高式中：H(t为复包络函数，用短时傅里叶变换计算得时谱峭度能较好识别瞬态冲

7、击信号。由于轴承工作环境复杂，噪声较大，复杂工况对谱峭度计算值会产生影日(')=I[(r)y(—t)]e-J2~dt(2)响，从而对最优带通滤波带宽及中心频率计算产生误式中：()为时间宽度小窗函数，定义y(t)过程的四差，影响诊断效果，需对微弱故障信号进行降噪预阶谱累积量为处理。c(=S4y(一2s(f#O(3)本文针对谱峭度算法在强噪声干扰时对滚动轴承式中：．s：(_厂)为2阶谱瞬时矩：微弱故障提取能力不足问题，将最小熵反褶积用于微S2nY(E{IH(tdX(f)I}／df(4)谱峭度定义为收稿日期：2013—12—11修改稿收到日期：2014一叭一

8、28全=S4y(f)-2，()(5)第一作者刘志川男，硕士生，1990年5月生l38振动与冲击