基于EMD和Hilbert包络解调的滚动轴承故障诊断方法研究-论文.pdf

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1、第34卷第11期煤矿机械Vo1．34No．112013年11月CoalMineMachineryNOV．20l3基于EMD和Hilbert包络解调的滚动轴承故障诊断方法研究木吕跃刚。陈盼娣。李雨田(华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206)摘要：滚动轴承的运行状态会直接影响到整个旋转机械的性能．提出一种将经验模态分解和Hilbert包络分析相结合的方法对滚动轴承进行故障诊断经验模态分解具有自适应性。能有效地将携带故障信息的高频调制信号从原信号中分离出来：利用Hilbert变换对包含滚动轴承故障所在的

2、高频段进行包络谱分析。提取故障特征频率将提取的特征频率与根据轴承型号参数和转速所得的滚动轴承的故障特征频率进行对比．能够辨识出滚动轴承的故障。通过对实验采集的滚动轴承振动信号进行分析，证明了该方法有效性和准确性关键词：风电机组；振动信号；EMD分解；IMF分量；Hilbert包络分析；故障特征频率中图分类号：TH133．3文献标志码：A文章编号：1003—0794(2013)ll一0280—03ResearchonRollingBearingDiagnosisMethodBasedonAnalysis0fEM

3、DandHilbertEnvelopeLYUYue—gang，CHENPan-di，LIYu-tian(SchoolofControlAndComputerEngineering，NoAhofChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Thestateofrollingbearingwilldirectlyaffecttheperformanceofthewholerotarymachine．Inthispaperpresentsamet

4、hodofempiricalmodedecompositionandHilbertenvelopmentanalysiscombinedwiththefaultdiagnosisofrollingbearing．Empiricalmodedecompositionisadaptive，caneffectivelyseparatethehighfrequencymodulationsignalcarryingfaultinformationfromtheoriginalsignal；UsingHilberttr

5、ansformtoextractfaultcharacteristicfrequencyherollingbearingfaultwhichlocatedonhighfrequencysegment．comparisoningthecharacteristicfrequencyextractionandbasedonthefaultfeaturefrequencyofrollingbearingmodelparametersandthespeedoftheshaftcalculatedvalue，wecani

6、dentifythefaultofrollingbearing．Throughtheanalysisofthecollectedvibrationsignalsofrollingbearings，itprovesthatthemethodisvalidityandaccuracy．Keywords：windturbine；vibrationsignal；EMD；IMF；Hilbertenvelopmentanalysis；faultcharacteristicfrequency0引言是随机的，又包含滚动体的传

7、输振动。其主要频率成滚动轴承是各种旋转机械中应用最广泛的一分为滚动轴承的特征频率通常在对轴承故障诊断种通用机械部件，也是最易损坏的元件之一．它的前总是先算出轴承特征频率作为故障诊断的依据。运行状态会直接影响到整台机器的性能据不完全已知轴承参数：轴承滚动体个数Z、滚动体直径d、统计．旋转机械30％的故障是因滚动轴承损坏引起轴承节径D、接触角、轴的转速n、轴承所在轴转频的。提出基于EMD包络解调的方法．对采集到的信fn=n／60通过已知参数可计算出表1所示的特征频号进行EMD分解后进行包络处理．对包络信号进率行特

8、征提取后对比公式计算所得的轴承特征频率．表1轴承故障特征频率辨识滚动轴承故障程度及部位经实际采集到的数故障公式1Z(1dc。sa据验证，证实此种方法能有效提取故障特征频率，轴承内圈故障频率一诊断轴承故障轴承外圈故障频率fo=lZ(1一罟COSOZ)fn1滚动轴承故障特征频率轴承滚动体故障频率孚(1一等c。s2a滚动轴承常见的失效模式包括磨损、疲劳剥落、腐蚀以及塑性变形、胶合等。通过对轴承振动的由于实