基于扭振信号的行星齿轮箱故障诊断

行星齿轮箱具有传动比大、传动效率高等优点,但比定轴齿轮有更复杂的结构,因常工作在恶劣的条件下,容易出现磨损或疲劳裂纹等故障。为有效诊断行星齿轮传动故障,本文采用基于扭振信号的故障诊断方法,并利用增量式编码器采集扭振信号。通过与横向振动信号相比,发现扭振信号频谱结构简单、对故障特征更加敏感。通过对行星轮故障实验扭振信号的分析,故障下的故障特征频率幅值有2倍的提升。角速度形式的扭振信号能准确诊断故障,为行星齿轮箱故障诊断提供了简明有效的途径。     

基于H-P滤波与VMD的行星齿轮箱故障诊断

针对故障行星齿轮箱的扭振信号具有非稳定、非线性的特点,提出基于H-P滤波与变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）相结合的行星齿轮故障时域特征分离方法。H-P滤波基于竞争性趋势估计算法,能保存扭振信号中的分段线性特征。滤波后的信号内容丰富,VMD能将这些内容分解在不同的模态分量中,故障冲击特征突出。通过分析不同负载下的扭振信号,证实该方法能够提取周期脉冲,诊断出行星齿轮故障。对于实际工程应用中的复杂信号,该方法提供了有效解决途径,具有一定的工程应用价值。     

基于峭度排序的特征构造在行星齿轮箱故障诊断中的应用研究

针对行星齿轮箱故障诊断中存在的故障诊断样本数少、故障诊断精度低等问题,提出一种经验模态分解(EMD)、峭度排序和BP神经网络相结合的故障诊断方法.该方法首先对原始振动信号进行EMD,然后对分解获得的固有模态函数(IMF)进行峭度排序;根据训练样本数自适应地选择对应的IMF,将对应IMF的能量值作为特征向量输入BP神经网...     

行星轮系故障动力学仿真及其诊断软件开发

行星齿轮箱的诸多传动优点使其越来越广泛地被应用于诸多机械设备中,其振动响应比定轴齿轮箱更为复杂,相应的动力学模型建立及故障诊断成为近年来的研究难点和热点。建立了行星齿轮系统动力学模型;通过对行星齿轮系统动力学模型的求解,并利用MATLAB/Simulink模块对模型进行分析,得到了行星轮断齿时系统的频谱响应特性;同时,运用现代信号处理方法,以面向对象的程序设计语言Visual C++6.0和关系型数据库SQL Server为工具,建立故障诊断类型及信号处理方法数据库,将不同故障特征录入故障库,研究开发了一套行星轮系健康状态监测和故障诊断的软件。运用行星齿轮箱故障诊断实验台对所设计软件进行试验测试,通过试验信号的对比,验证了动力学模型分析结果的准确性以及该软件具有可用性和准确性。     

基于优化Teager能量算子的齿轮箱故障特征频率提取方法

针对齿轮箱故障时冲击故障特征频率提取困难的问题,提出一种自适应Teager能量算子的故障特征频率提取方法。该方法对低信噪比的齿轮箱振动信号使用连续Teager能量算子处理,便于提升信号的信噪比,突出齿轮故障特征。仿真信号和实际风电机组齿轮故障信号的诊断效果表明:齿轮故障状态下,该方法能够增加约1倍的信号峭度值,突出信号中的故障冲击特征,且计算简单,适用于齿轮故障在线监测和诊断。     

直升机动力传动系统故障诊断方法

为降低飞行事故,保证飞行安全性,对直升机动力传动系统进行故障诊断研究。分析行星齿轮振动机理以及信号分离方法,设计并制作行星齿轮箱故障诊断试验台,利用LABVIEW虚拟仪器采集系统采集振动信号,通过行星齿轮啮合试验,对所采集的数据文件进行信号处理,检测和分析行星齿轮箱的轮齿缺陷。结果表明:对从行星齿轮传动机构获得的振动数据进行信号时域平均,可实现对行星齿轮振动信号的充分分离,清晰地检测出故障所在,以达到直升机动力传动系统故障诊断的目的。     

基于SSA-VMD和2.5维谱的齿轮箱磨损故障诊断

针对行星齿轮箱实际工况中存在多种频率耦合无法直接提取故障特征频率的问题,提出一种基于樽海鞘群算法优化变分模态分解(SSA-VMD)结合2.5维谱的故障诊断方法。运用SSA优化VMD的参数;运用自相关系数对分解信号进行重构,降低噪声的干扰;最后运用2.5维谱对重构信号中的频率耦合进行解耦运算。搭建行星齿轮箱磨损故障全生命周期实验台采集振动信号,运用提出的方法解耦出参与耦合的故障频率成分,揭示了行星齿轮箱磨损故障演化规律。研究结果表明：随着磨损故障程度的加深,磨损故障特征频率明显增多。     

谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用

针对风电机组齿轮箱在时变工况下的振动信号具有非平稳特性,提出一种谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪(Vold-Kalman Filter Based Order Tracking,VKF-OT)相结合的故障特征提取方法。以转频和啮合频率作为VKF-OT的提取频率,获得随转速变化的阶比信号,通过阶比信号复包络直接求两种频率分量的幅值、相位,经实验分析这种方法能保留齿轮箱的瞬变信息。而后计算两种频率分量的谱峭度,以最大谱峭度对应的频率带能量与原阶比信号总能量之比作为故障特征,最后采用高斯混合模型对风电机组齿轮箱在不同工况下的150组振动信号进行特征描述,运用最大贝叶斯分类器实现故障识别。故障识别率表明该方法可有效地识别任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。     

基于VMD和排列熵的滚动轴承故障诊断研究

针对难以识别的轴承运行振动信号中的状态特征,提出变分模态分解(VMD)和基于峭度准则排列熵结合的滚动轴承故障诊断方法。VMD分解算法受限于分解参数,分析参数对结果的影响,并通过定一求二的方法确定VMD的参数,使用设置好参数的VMD算法分解4种滚动轴承状态内圈故障、外圈故障、滚动体故障以及正常状态下的振动信号,由于滚动轴承的特殊运行特性,分析滚动轴承故障运行机理,得出基于峭度准则的排列熵(PE)特征向量构建方法,并使用支持向量机来对4种状态进行分类,最终实现故障诊断。     

基于EEMD与GWO-MCKD的门座起重机回转支承故障诊断

低速重载的门座起重机回转支承信号易受环境噪声影响,难以提取故障特征。为解决此问题,提出一种集合经验模态分解（EEMD）与灰狼优化（GWO）算法优化的最大相关峭度解卷积（MCKD）相结合的故障诊断方法。对回转支承信号进行EEMD分解,得到一系列本征模态函数（IMF）,选择峭度最大的IMF作为最优分量;以相关峭度为目标函数,利用GWO寻找在最优分量上的MCKD的最佳参数组合;使用最佳参数组合的MCKD对最优分量进行降噪,突出故障冲击成分;对降噪后的信号进行包络谱分析,完成故障诊断。结果表明：所提方法能自适应增强故障冲击成分,有效提取故障特征。     

基于MCKD和峭度的液压泵故障特征提取

液压泵早期故障信号具有非平稳性、强背景噪声、弱故障特征特点,故障特征难以有效提取。为此,提出基于自相关分析与最大相关峭度解卷积算法的齿轮泵故障特征提取方法,利用MCKD算法对采集信号去噪处理,增强信号中的原始冲击成分,提高信号的信噪比;基于峭度（或峭度绝对值,或峭度平方值）的特征信息提取方法,来度量机械信号的非高斯性程度,以表征机械设备的运行状态信息。试验结果证明：所提方法能够有效提取液压泵故障信号中的特征信息。     

基于VMD能量熵和HMM的行星齿轮箱故障识别方法

针对行星齿轮箱振动信号成分复杂、非平稳、非线性的特点，提出一种基于变分模态分解(VMD)能量熵和隐马尔科夫模型(HMM)的故障识别方法。利用VMD算法对不同故障类型的齿轮振动信号进行分解，提取经信号分解得到的各阶本征模态函数(IMF)的能量熵。基于不同故障类型的各IMF分量能量熵在分布上的各异性，将其集合作为故障识别的特征向量。利用不同故障类型的特征向量组成的训练集训练HMM，计算最大对数似然概率值，用于判断测试样本的故障类型。利用该方法对一定转速下行星轮的3种故障进行识别，结果表明：当载荷不同时，它对行星轮齿根裂纹、断齿和齿面磨损3种故障的平均识别率可达到95.83%     

基于深度自编码网络与模糊推理相结合的矿用齿轮箱故障诊断方法

提出一种基于深度自编码网络与模糊推理相结合的矿用齿轮箱故障诊断方法。通过对完整齿轮、裂齿齿轮和缺齿齿轮3种齿轮工作状态的声信号进行小波分析并建立特征数据库,构建深度自编码网络与模糊推理系统相结合的诊断系统,实现了齿轮故障诊断与辨识。实验结果表明:这种基于声信号的故障诊断方法能够有效检测矿用齿轮箱的运行状况;与传统神经网络诊断方法以及奇异值分解诊断方法相比,该诊断方法对故障状态的辨识准确度分别提高了3.8%和8%。与传统基于振动信号的故障诊断方法相比,基于声信号的诊断方法对故障状态的辨识准确度无明显差别。表明深度自编码网络模糊推理系统同样适用于基于振动信号的矿用齿轮箱的故障特征提取与分析。     

基于CEEMDAN和RCMDE的往复压缩机轴承故障诊断方法

针对往复压缩机振动加速度信号的非线性、非平稳等特性,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)和精细复合多尺度散布熵(RCMDE)的往复压缩机轴承故障特征提取方法。采用CEEMDAN方法对信号进行分解时,通过不同的参数组合,可得到不同的IMF分量;计算不同参数条件下重构后的信号的峭度值,选用峭度值最大的一组参数重新对信号进行CEEMDAN分解,并进行信号重构。对重构后的信号进行RCMDE分析,提取故障特征向量,并利用支持向量机(SVM)进行分类识别。将优选参数的CEEMDAN分解方法和原CEEMDAN分解方法进行对比,结果表明:优选参数的CEEMDAN分解方法能更好地提取往复压缩机周期冲击性信号,有利于提高故障诊断的精确度。     

变转速变载荷工况下的齿轮智能故障诊断北大核心

针对变转速变载荷工况下的齿轮故障检测、识别和分类问题,提出一种基于最大重叠离散小波包变换和人工神经网络的智能故障诊断新方法。研究自相关谱峭度图中的最大重叠离散小波包变换,并采用它将复杂的齿轮故障振动信号分解为频带和称为节点的中心频率。推导出每个节点的平方包络的自相关,以便计算每个节点在每个分解层次上的峭度,减少了非周期性脉冲和噪声的影响。将上一步得到的特征矩阵作为径向基函数神经网络的输入,从而实现齿轮状态的自动分类。并在变转速变载荷(16种)工况下对健康状态和5种不同类型齿轮故障的齿轮箱进行了具体测试分析。结果表明:该方法可以更好地提取特征信息,为齿轮故障诊断定位合适的解调频带,提高了所有工况下齿轮故障诊断的准确率。     

基于时间序列分析的行星齿轮箱故障诊断

齿轮箱运转的环境会导致信号采集时产生强大的噪声干扰,提出时间序列的方法对齿轮箱进行故障诊断。采用时间序列分析对行星齿轮箱进行谱分析,通过与传统频谱分析比较可以看出,该方法具有较好的识别能力。通过Labview虚拟仪器设计的数据采集系统进行数据的采集提取特征信号,确定模型阶次为5阶,最后利用AR模型参数算法来确定其正常状态下齿轮参数容差范围,在阶次不变的情况下分析出故障信号的模型参数,与正常信号参数容差范围进行对比,从而对齿轮箱故障进行诊断,该方法在齿轮诊断方面效果较为显著。