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基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法
被引量：
1
1
作者
栾孝驰
张振鹏
+2 位作者
沙云东
高翔
王李成
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期179-191,共13页
针对航空发动机主轴承微弱故障特征在高背景噪声环境和变转速工况下难识别的问题,提出了基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法。该方法将转速信号进行积分得到角位移信号,通过等角位移重采样将非平稳的振动时域...
针对航空发动机主轴承微弱故障特征在高背景噪声环境和变转速工况下难识别的问题,提出了基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法。该方法将转速信号进行积分得到角位移信号,通过等角位移重采样将非平稳的振动时域信号转化为振动角域稳态信号。为了更好地分离信号中的高背景噪声,提取微弱故障信息,通过人工蜂鸟算法对变分模态分解(VMD)的惩罚因子和分解层数进行优化,使用优化后的VMD方法分解振动角域稳态信号;以故障特征能量比(FCER)作为指标对变分模态分解后的各信号分量进行评价,选择FCER大于所有分量均值的分量重构,实现振动角域信号降噪;对重构的振动角域信号进行包络谱分析,得到阶次谱并与理论故障特征阶次进行对比,实现故障诊断。通过仿真数据以及开展整机试车条件下获得的航空发动机主轴承外圈压坑故障实验数据对本文所提方法的有效性进行验证。结果表明:与局部均值分解-故障特征能量比(LMD-FCER)、小波包分解-峭度值指标-希尔伯特变换(WPD-KVI-Hilbert)分析方法相比,本文所提方法可以有效增强主轴承外圈故障特征阶次,实现了高转速、高背景噪声和变转速工况下航空发动机主轴承微弱故障的有效诊断。
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关键词
主轴承
优化变分模态分解
计算阶次分析
故障特征增强
高背景噪声
故障诊断
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职称材料
计算阶次分析中避免阶次混叠的滤波定阶方法及其应用
被引量：
10
2
作者
丛华
吴广平
+1 位作者
饶国强
冯辅周
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2012年第12期42-44,85,共4页
针对计算阶次分析中的阶次混叠现象,分析了各阶次信号分量在频域范围的对应关系,并分析了在相同转速区间内信号的各阶次分量会发生频率重叠的问题;在此基础上提出了使用滤波器限制频率、确定阶次的方法,推导了滤波器截止频率选择和滤波...
针对计算阶次分析中的阶次混叠现象,分析了各阶次信号分量在频域范围的对应关系,并分析了在相同转速区间内信号的各阶次分量会发生频率重叠的问题;在此基础上提出了使用滤波器限制频率、确定阶次的方法,推导了滤波器截止频率选择和滤波后信号角域重采样阶次的确定原则。通过仿真信号分析和实际信号验证,提出的方法均能成功地解决阶次混叠问题,有效确定和降低了角域重采样阶次。
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关键词
计算阶次分析
重采样
阶
次
抗混叠
滤波
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职称材料
强噪声背景与变转速工况条件下滚动轴承故障诊断研究
被引量：
15
3
作者
宫涛
杨建华
+1 位作者
单振
刘后广
《工矿自动化》
北大核心
2021年第7期63-71,共9页
煤矿机械设备工作环境恶劣,背景噪声强,轴承早期的故障特征信号微弱,从传感器所测得的振动信号中提取反映故障状态的信息比较困难;同时,煤矿机械设备工作在高速、冲击等工况下,是典型的非平稳工况,不稳定的激励及复杂工况直接导致提取...
煤矿机械设备工作环境恶劣,背景噪声强,轴承早期的故障特征信号微弱,从传感器所测得的振动信号中提取反映故障状态的信息比较困难;同时,煤矿机械设备工作在高速、冲击等工况下,是典型的非平稳工况,不稳定的激励及复杂工况直接导致提取轴承故障特征信号困难。针对以上问题,以矿井提升设备的运行工况为背景,提出了一种基于计算阶次分析与自适应随机共振的滚动轴承故障诊断方法。首先,模拟了矿井提升机运行过程中典型的变转速工况,分别构造故障仿真信号,并采集了轴承振动实验信号;其次,通过等角度采集同步时域鉴相序列,利用计算阶次分析将轴承非平稳的振动信号重采样为平稳信号;然后,利用变分模态分解(VMD)方法将平稳信号分解为若干本征模态函数(IMF)分量,通过轴承故障阶次实现对轴承故障类型的判断;最后,利用自适应随机共振方法来增强轴承故障特征阶次,从而实现故障特征的提取与增强,达到故障诊断的目的。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。将该方法与最大相关峭度反褶积(MCKD)方法进行了对比,结果表明,MCKD方法虽然也可以观察到故障特征阶次,但是特征阶次比周围干扰阶次幅值仅高0.00196,低于本文所提方法的结果,说明了本文所提方法具有一定的优越性。
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关键词
煤矿机械设备
矿井提升设备
强噪声
变转速
滚动轴承故障诊断
计算阶次分析
自适应随机共振
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职称材料
题名
基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法
被引量：
1
1
作者
栾孝驰
张振鹏
沙云东
高翔
王李成
机构
沈阳航空航天大学航空发动机学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期179-191,共13页
基金
辽宁省教育厅系列项目(JYT2020010)
中国航发产学研合作项目(HFZL2018CXY017)。
文摘
针对航空发动机主轴承微弱故障特征在高背景噪声环境和变转速工况下难识别的问题,提出了基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法。该方法将转速信号进行积分得到角位移信号,通过等角位移重采样将非平稳的振动时域信号转化为振动角域稳态信号。为了更好地分离信号中的高背景噪声,提取微弱故障信息,通过人工蜂鸟算法对变分模态分解(VMD)的惩罚因子和分解层数进行优化,使用优化后的VMD方法分解振动角域稳态信号;以故障特征能量比(FCER)作为指标对变分模态分解后的各信号分量进行评价,选择FCER大于所有分量均值的分量重构,实现振动角域信号降噪;对重构的振动角域信号进行包络谱分析,得到阶次谱并与理论故障特征阶次进行对比,实现故障诊断。通过仿真数据以及开展整机试车条件下获得的航空发动机主轴承外圈压坑故障实验数据对本文所提方法的有效性进行验证。结果表明:与局部均值分解-故障特征能量比(LMD-FCER)、小波包分解-峭度值指标-希尔伯特变换(WPD-KVI-Hilbert)分析方法相比,本文所提方法可以有效增强主轴承外圈故障特征阶次,实现了高转速、高背景噪声和变转速工况下航空发动机主轴承微弱故障的有效诊断。
关键词
主轴承
优化变分模态分解
计算阶次分析
故障特征增强
高背景噪声
故障诊断
Keywords
Main bearing
Optimized variational mode decomposition
Computational order analysis
Fault feature enhancement
High background noise
Fault diagnosis
分类号
V263.6 [航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
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职称材料
题名
计算阶次分析中避免阶次混叠的滤波定阶方法及其应用
被引量：
10
2
作者
丛华
吴广平
饶国强
冯辅周
机构
装甲兵工程学院机械工程系
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2012年第12期42-44,85,共4页
文摘
针对计算阶次分析中的阶次混叠现象,分析了各阶次信号分量在频域范围的对应关系,并分析了在相同转速区间内信号的各阶次分量会发生频率重叠的问题;在此基础上提出了使用滤波器限制频率、确定阶次的方法,推导了滤波器截止频率选择和滤波后信号角域重采样阶次的确定原则。通过仿真信号分析和实际信号验证,提出的方法均能成功地解决阶次混叠问题,有效确定和降低了角域重采样阶次。
关键词
计算阶次分析
重采样
阶
次
抗混叠
滤波
Keywords
computed order tracking（COT）
resampling order
anti-aliasing
filtering
分类号
TH165.3 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
强噪声背景与变转速工况条件下滚动轴承故障诊断研究
被引量：
15
3
作者
宫涛
杨建华
单振
刘后广
机构
中国矿业大学机电工程学院
出处
《工矿自动化》
北大核心
2021年第7期63-71,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(12072362)。
文摘
煤矿机械设备工作环境恶劣,背景噪声强,轴承早期的故障特征信号微弱,从传感器所测得的振动信号中提取反映故障状态的信息比较困难;同时,煤矿机械设备工作在高速、冲击等工况下,是典型的非平稳工况,不稳定的激励及复杂工况直接导致提取轴承故障特征信号困难。针对以上问题,以矿井提升设备的运行工况为背景,提出了一种基于计算阶次分析与自适应随机共振的滚动轴承故障诊断方法。首先,模拟了矿井提升机运行过程中典型的变转速工况,分别构造故障仿真信号,并采集了轴承振动实验信号;其次,通过等角度采集同步时域鉴相序列,利用计算阶次分析将轴承非平稳的振动信号重采样为平稳信号;然后,利用变分模态分解(VMD)方法将平稳信号分解为若干本征模态函数(IMF)分量,通过轴承故障阶次实现对轴承故障类型的判断;最后,利用自适应随机共振方法来增强轴承故障特征阶次,从而实现故障特征的提取与增强,达到故障诊断的目的。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。将该方法与最大相关峭度反褶积(MCKD)方法进行了对比,结果表明,MCKD方法虽然也可以观察到故障特征阶次,但是特征阶次比周围干扰阶次幅值仅高0.00196,低于本文所提方法的结果,说明了本文所提方法具有一定的优越性。
关键词
煤矿机械设备
矿井提升设备
强噪声
变转速
滚动轴承故障诊断
计算阶次分析
自适应随机共振
Keywords
coal mine mechanical equipment
mine hoisting equipment
strong noise
variable speed
rolling bearing fault diagnosis
computed order analysis
adaptive random resonance
分类号
TD633 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于优化变分模态分解与计算阶次分析的主轴承故障特征增强方法
栾孝驰
张振鹏
沙云东
高翔
王李成
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
计算阶次分析中避免阶次混叠的滤波定阶方法及其应用
丛华
吴广平
饶国强
冯辅周
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2012
10
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
强噪声背景与变转速工况条件下滚动轴承故障诊断研究
宫涛
杨建华
单振
刘后广
《工矿自动化》
北大核心
2021
15
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