PDF《故障诊断中的应用》

中国机 械工 程第14卷第

2 4期2003年

1 2月 下半 月 文章 编号:1o04―1

3 2 x(

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0 3 Hi l b e r t Hu a n g变换在滚 动轴承故障诊 断 中的应 用于德介程军圣杨宇摘要:提出了一 种新的滚动轴承故障诊 断方法―― 基于小波系数 包络 信号的局 部Hi l b e r t边 际谱 方法,在Hi l b e r t ―Hu a n g变换 的基 础上介绍了局 部Hi l b e r t谱和局部Hi l b e r t边 际谱 , 并将 它应用于滚 动轴承的故障诊 断中.

用小波基将滚动轴承故障振 动信号分解,对高频段的小波系数 用Hi l b e r t进行包络 分析得到包络信号,再对包络 信号进行Hi l b e r t ―Hu a n g变换 求 出局 部Hi l b e r t边际谱,从局部Hi l b e r t 边 际谱 中就 可以判断滚动轴承的故障部 位和类型.通过对滚动轴承具有外圈缺 陷、内圈缺陷的情况下的振动信号的分析 , 说 明该 方法比传 统的包络 分析 方法更能有效地提取滚动轴承故障特征.、 于德介教授关键 词:滚动轴承~Hi l b e r t - -Hu a n g变换;

局部Hi l b e r t 边 际谱 ;

小波基;

包络分析中图分类号:TN9

1 1 ;

TH1

1 5 文献标识 码:A传统的包络分析法存在两个方面的问题,一方面,在对包络信号作谱分析时,一般都采用FFT方法[1].但是,FFT给出的结果是包络信号在频域的统计平均,不能反映信 号的细节.另一方面,在形成包络信号时需要依靠经验来确定滤波的中心 频率,这在主观上会给分析结果带来很大影响.本文将滚动轴承故障振动信号进行小波分解,对高频段的小波系数用Hi l b e r t 进行包络分析得到包络信号,再对包络信号进行EMD( e m― p i r i c a l mo d e d e c o mp o s i t i o n) 分解得到若干个基本模式分量(intrinsicmo d e f u n c t i o n, I MF) , 选取感兴趣的某 几个 I MF分量分析得到局部Hi l b e r t 收稿日期 :

2 O O

3 一O2―23基金项目:国家自然 科学基金资助项目(50275050);

高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20020532024)边际谱,从局部Hi l b e r t边际谱中可以找出滚动轴承的故 障特征频率,根据滚动轴承故障特征频率能够有效地识别滚动轴承的故 障 部位 和类 型.1EM D 方法[4]EMD 把一个复杂的非平稳信号分解为有限个基本模式分量之和,其中任何一个基本模式分量都满足以下 条件:在整个数据段内,极值点的个数和零交叉点的个 数必须相等或相差最多不能超过一个 .在任何一点,由局 部极大值点形成的包络线和由局 部极小值点形成的包 络线的平 均值为零.运用IMF 我们可以把任何信号(f)按 如下步骤进行分解:(1)确 定信号所有的局部极值点,然后用三次样条线将所有的局部极大值 点连接起来形成上[23莫健 华,叶春生,黄树槐. 金 属板 材数控无模 成形及快速制 模.电加 工与模 具,2002(1):1

5 ~

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3 ] 莫健华,刘杰,黄树 槐.汽车大 型覆盖件 的数字化成 形技术.塑性 工程 学报 ,

2 0

0 1 ,8 (

2 ) :1

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4 ] 毛锋 , 莫健华,黄树槐. 金属板材 数控无模 成形机及其应用 程 序开 发. 锻 压机 械,2002(2):3

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5 ] 李庆,莫健华,黄树槐.UGI I在板材快速成形加工轨迹中的应 用.计算机辅助设计与制造,2001(1):18~ 2O [

6 ] 毛锋 . 金属板材数 字化无模 快 速成 形 系统 研究:[硕士学 位论 文].武汉:华中科技 大学 ,