基于能量算子的滚动轴承故障诊断研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于能量算子的滚动轴承故障诊断研究学位申请人：刘晶学科专业：机械工程指导教师：熊国良教授副指导教师：张龙副教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加

2、以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵

3、守此规定，本论文保密期X年。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要基于能量算子的滚动轴承故障诊断研究摘要滚动轴承作为机械设备的主要传动部件，越发地得到广大研究者与企业的重视。然而受到自身特殊内部结构与外在苛刻工作环境的双重负面影响，滚动轴承极易出现故障。作为承受载荷并传递运动的滚动轴承一旦发生故障将造成巨大经济损失，若能在轴承故障的萌芽阶段及时对机械设备进行检测、维修、更换便可将灾难降到最低。为此，本文展开了滚动轴承故障检测研究。轴承工作时，产生的振动

4、信号往往包含大量外界噪声，轻微的故障冲击成分通常被淹没在内，如何从冗杂的信号中消除干扰噪声突出故障特征是诊断轴承的关键。本文利用能量算子解调对滚动轴承故障进行诊断，主要内容如下：（1）介绍了广义检波滤波和希尔伯特解调，并用可靠数据分别验证其解调效果，结果表明虽然二者具有一定价值但都存在一定缺陷，前者解调速度慢且存在频率混叠，后者极易出现信号调制现象与端点效应。（2）针对以上不足，将能量算子解调引入轴承故障诊断中，对轮对轴承声音信号进行处理，并与希尔伯特诊断结果形成对比，结果表明能量算子诊断更具优越性。能

5、量算子致命的缺点是对噪声敏感，对低信噪比的振动信号诊断效果不佳，为此本文提出了MED-Teager能量算子和SK-Teager能量算子两种方法，先分别用最小熵解卷积与谱峭度对噪声信号进行滤波处理，再对滤波后的信号进行能量算子解调进一步增强故障特征，最后对其做包络谱分析，实验数据表明提出的方法能有效诊断轴承故障。（3）虽然MED和SK可以消除大部分噪声，但仍有部分带内噪声残留。针对该问题，本文利用1.5维Teager能量谱抗高斯噪声的优异性能和频率加权能量算子的良好去噪特性，提出1.5维Teager能量谱

6、结合小波包分解和频率加权能量算子融合1.5维谱这两种轴承故障诊断方法，通过仿真信号和实测信号证明了这两种方法在低信噪比信号中能够准确提取出故障特征频率成分，验证了所提方法的有效性和实用性。关键词：滚动轴承，特征增强，能量算子，1.5维Teager能量谱，频率加权能量算子IAbstractFAULTDIAGNOSISOFROLLINGBEARINGBASEDONTEAGERENERGYOPERATORABSTRACTAsthemaintransmissionpartsofmechanicalequipme

7、nt,rollingbearingshavegotconsiderableattentionfromresearchersandenterprises.However,influencedbymanyfactors,rollingbearingsarepronetofailure.Rollingbearingscanbearloadandtransfermovement,onceitdamaged,itwillresultinhugeeconomiclosses.Whilethedisastercanb

8、eminimizedifthemechanicalequipmentbedetectedandrepairedintheearlystage.Tothisend,thebearingfaultdetectionresearchhasbeenproposedinthispaper.Generally,thevibrationsignalgeneratedbythebearingcontainsalotofexternalnoise,andth